DE60028737T2 - ELECTRICALLY CONDUCTIVE FLEXIBLE COMPOSITION, PROCESS FOR THEIR PREPARATION - Google Patents

ELECTRICALLY CONDUCTIVE FLEXIBLE COMPOSITION, PROCESS FOR THEIR PREPARATION Download PDF

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02Ingredients treated with inorganic substances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
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    • H05K1/00Printed circuits
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    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder

Abstract

An electroconductive composition comprising an elastic matrix material and particulate filler material dispersed therein, the particulate filler material comprising fiber particles coated with a conductive material and spheroidal particles coated with a conductive material, the dispersion being such that the fiber-containing particulate filler and the spheroid-containing particulate filler are substantially interspersed, the particulate filler being present in an amount such that the conductive-material coated particles are in electroconductive relationship and such that the composition possesses enhanced flexibility, the conductive material being present in an amount sufficient that the composition has a decreased resistivity. The invention also encompasses a method of preparing these compositions comprising the steps of compounding said filler into a precursor of said flexible matrix material thereby dispersing said fillers throughout the matrix material, and curing the precursor to form the matrix.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft elektrisch leitfähige Zusammensetzungen, die flexibel sind, Materialien zu ihrer Herstellung, die leicht formbar sind, und Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung betrifft auch Herstellungsgegenstände, die aus elektrisch leitfähigen Zusammensetzungen gebildet sind, z. B. geformte Gegenstände und spritzgegossene Gegenstände wie z. B. Dichtungen.The The invention relates to electrically conductive compositions which are flexible, materials for their production, which are easily moldable are, and process for their preparation. The invention relates also articles of manufacture, made of electrically conductive Compositions are formed, for. B. shaped objects and injection-molded objects such as B. seals.

Es werden verschiedene Veröffentlichungen zitiert, die den die Erfindung betreffenden Stand der Technik vollständiger beschreiben und die durch Hinweis hierin aufgenommen werden.It will be different publications cited, which more fully describe the prior art related to the invention and incorporated herein by reference.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Mit fortgesetzten Fortschritten in der industriellen Technologie und des allgemeinen Lebensstandards haben die Nutzungen von elektromagnetischer Energie zugenommen und die Anzahl von Quellen zum Erzeugen einer solchen Energie hat sich gleichzeitig vervielfacht. Der Austritt von elektromagnetischer Strahlung in die Umgebung wurde zu einem signifikanten Problem.With continued advances in industrial technology and of the general standard of living have the uses of electromagnetic Energy increased and the number of sources for generating a such energy has multiplied at the same time. The exit Electromagnetic radiation into the environment has become one significant problem.

Eine Technologie, die die Leitung von elektromagnetischer Energie in einem vorbestimmten, gut definierten Weg erfordert, z. B. in Wellenleiteranwendungen, ist beispielsweise zunehmend eine wichtige Komponente von modernen Kommunikationen und anderen Technologien. Diese Wellenleiteranwendungen erfordern eine quantitative Einschränkung von elektromagnetischer Strahlung für die effektive Implementierung der ausgewählten Technologie. Der Austritt der elektromagnetischen Strahlung kann das Erreichen der gewünschten Ergebnisse beträchtlich stören.A Technology that governs the conduction of electromagnetic energy a predetermined, well-defined way requires, for. In waveguide applications, For example, it is increasingly becoming an important component of modern life Communications and other technologies. These waveguide applications require a quantitative limitation of electromagnetic Radiation for the effective implementation of the selected technology. The exit The electromagnetic radiation can achieve the desired results considerably to disturb.

Ferner ist der Austritt von elektromagnetischer Strahlung an sich für Lebensformen und eine andere Anlage, die dieselbe Umgebung belegt, schädlich. Außer dass sie nachteilige Einflüsse auf den menschlichen Körper hat, kann die ausge tretene Strahlung auch ein unberechenbares Verhalten und/oder eine Beschädigung von integrierten Schaltungen und einer elektronischen Anlage verursachen. Elektromagnetische Wellen, die von elektronischen Computern in verschiedenen Büroanlagen ausgestrahlt werden, können beispielsweise die Leistung von Fernsehgeräten und einer Audioanlage stören.Further is the leakage of electromagnetic radiation per se for life forms and another plant occupying the same environment is harmful. Except that they adverse influences on the human body has, the emitted radiation can also be an unpredictable behavior and / or damage of integrated circuits and an electronic system. Electromagnetic waves coming from electronic computers in different office equipment can be broadcast for example, disrupt the performance of televisions and an audio system.

Es war lang bekannt, dass verschiedene elektrisch leitfähige Materialien verwendet werden können, um elektromagnetische Wellen zu absorbieren oder zu reflektieren und folglich elektromagnetische Strahlung einzuschränken oder andere System oder eine Anlage vor ihr abzuschirmen. Beispiele sind Metalle, die elektromagnetische Wellen absorbieren oder reflektieren können, und Kunststoffe, auf denen solche Metalle abgeschieden sind.It It has long been known that various electrically conductive materials can be used to to absorb or reflect electromagnetic waves and Consequently, to restrict electromagnetic radiation or other system or to shield a plant from it. Examples are metals that are electromagnetic Waves can absorb or reflect, and plastics, on where such metals are deposited.

Zusammensetzungen, die metallische leitfähige Füllstoffe in Mengen enthalten, die ausreichend groß sind, um eine gute elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen, können jedoch anderen Schwierigkeiten unterliegen. Sowohl die Kosten als auch das spezifische Gewicht sind gewöhnlich höher als erwünscht. Die Menge an Füllstoff, die erforderlich ist, um die elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen, kann sich auch auf die Flexibilität der Zusammensetzungen und die Formbarkeit von Precursor-Materialien, aus denen die Zusammensetzungen hergestellt werden (z. B. Fließfähigkeit, wie z. B. Formbarkeit einer Paste, aus der die Zusammensetzung gebildet wird), auswirken. Es ist bekannt, metallische Partikel durch Partikel mit einem nicht metallischen Kern oder Substrat, der/das mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, zu ersetzen. Obwohl dieses Hilfsmittel die Kosten und das spezifische Gewicht nach unten treiben kann, ist es nicht problemfrei. Dies liegt an der Beständigkeit einer grundsätzlich problematischen Zweiteilung, die die Einführung von leitfähigen Füllstoffen in flexible Matrix-Materialien belastet hat, nämlich: wenn der leitfähige Füllstoff in kleineren Mengen zugegeben wird, um die Flexibilität und Formbarkeit zu bewahren, wird der leitfähige Effekt unerwünscht verringert; wenn jedoch der Füllstoff in größeren Mengen für eine hohe Leitfähigkeit zugegeben wird, werden die Flexibilität und Formbarkeit (z. B. mechanische Festigkeit, Formbarkeit) beeinträchtigt.compositions the metallic conductive fillers contained in quantities that are large enough to get a good electrical conductivity can ensure but subject to other difficulties. Both the costs as also the specific gravity are usually higher than desired. The amount of filler, which is necessary to ensure the electrical conductivity can also on the flexibility the compositions and the formability of precursor materials, from which the compositions are prepared (eg, fluidity, such as B. Moldability of a paste from which the composition is formed will). It is known, metallic particles by particles with a non-metallic core or substrate that is with a electrically conductive Material is coated, replace. Although this aid can drive down costs and specific gravity, it is not problem free. This is due to the persistence of a fundamentally problematic one Bifurcation, the introduction of conductive fillers loaded in flexible matrix materials, namely: when the conductive filler in smaller quantities is added to the flexibility and moldability to preserve, becomes the conductive Effect undesirable reduced; however, if the filler In larger quantities for one high conductivity is added, the flexibility and moldability (eg Strength, moldability).

Beispielsweise haben Versuche, Polymermaterialien elektrisch leitfähig zu machen, einen weniger als gleichmäßigen Erfolg gehabt. Das Formen von Polymeren, in die leitfähige Fasern integriert sind, wurde versucht, aber, um eine annehmbare elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, muss so viel Faser zugegeben werden, dass eine merkliche Verringerung in bestimmten anderen erwünschten Polymereigenschaften besteht (wie z. B. jenen, die die Flexibilität und/oder Formbarkeit betreffen). Silber- oder andere Metallflocken und mit Metall beschichtete Glaskugeln wurden auch zu Polymeren zugegeben, aber wiederum sind sehr hohe Beladungsniveaus erforderlich, um elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, was für die meisten Anwendungen unerschwinglich wird und das gewünschte Erreichen aller Eigenschaften stören kann.For example, attempts to make polymer materials electrically conductive have had less than even success. The molding of polymers incorporating conductive fibers has been attempted, but in order to achieve acceptable electrical conductivity, so much fiber must be added that there is a significant reduction in certain other desirable polymer properties (such as those, e.g. concerning flexibility and / or malleability). Silver or other metal flakes and metal coated glass spheres have also been added to polymers, but again very high levels of Bela levels required to achieve electrical conductivity, which is unaffordable for most applications and can interfere with the desired achievement of all properties.

Speziellere Beispiele der vorangehenden sind wie folgt:

  • – Das US-Patent Nr. 3 140 342 beschreibt ein Verfahren, das bei der Herstellung von leitfähigen Kunststoffgegenständen mit Hochfrequenz-Abschirmungsfähigkeiten verwendet wird. Metallpartikel werden mit der ungehärteten Phase eines komprimierbaren Harzes vermischt und die Masse wird dann gehärtet. Der Kontakt von Partikel zu Partikel stellt zahlreiche leitfähige Wege durch den gehärteten Gegenstand mit einer resultierenden hohen Leitfähigkeit bereit. Die Kosten des leitfähigen Kunststoffs sind jedoch aufgrund der hohen Konzentration von Metall darin ziemlich hoch, insbesondere wenn ein teures Metall wie z. B. Silber verwendet wird. Mit einer hohen Metallkonzentration werden überdies viele der erwünschten physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs erheblich abgeschwächt. Folglich kann der fertig gestellte Gegenstand nicht so viel Zugfestigkeit wie gewünscht aufweisen und seine Komprimierbarkeit wird durch die große Anzahl von Verbindungsmetallpartikeln signifikant vermindert.
  • – Das US-Patent Nr. 3 194 860 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungen aus mit Metall gefülltem leitfähigem Kunststoff, wobei die flache Dichtung aus einer Platte von Kunststoffelastomer, das mit einem leitfähigen Metallpulver gefüllt ist, ausgestanzt wird. Die Pulverpartikel können feste Edelmetallpartikel oder Nicht-Edelmetall-Partikel wie z. B. Eisen oder Kupfer, das mit einem Edelmetallüberzug wie z. B. Silber oder Gold beschichtet ist, sein. Obwohl die Verwendung von Nicht-Edelmetall-Dichtungen, die mit Silber oder Gold beschichtet sind, einen weniger kostspieligen leitfähigen Kunststoff bereitstellt, vermindern hohe Beladungen, die häufig erforderlich sind, um den Kunststoff leitfähig zu machen, andere erwünschte physikalische Eigenschaften des Kunststoffs, wie z. B. Komprimierbarkeit und Zugfestigkeit.
  • – Das US-Patent Nr. 4 500 447; US-Patent Nr. 4 557 859; US-Patent Nr. 4 642 202; US-Patent Nr. 4 765 930; US-Patent Nr. 4 822 089 und US-Patent Nr. 5 430 085 beschreiben elektrisch leitfähige Zusammensetzungen, in denen Kohlenstoff das elektrisch leitfähige Material ist. Der in diesen Bezugsquellen angeführte Kohlenstoff kann Ruß sein, der üblicherweise in elektrisch leitfähigen Silikonkautschuken oder als Teil eines Systems, das andere Metalle umfasst, verwendet wird. Die Metalle können Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb und Ag als Kugeln, Plättchen oder Whisker sein. Der Kohlenstoff kann als Fasern oder Filamente, unbeschichtet oder beschichtet mit Metall durch Elektroabscheidung, verwendet werden. Eine stark elektrisch leitfähige Zusammensetzung mit einem niedrigen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand wird jedoch nicht leicht mit solchen Verfahren erreicht. Wenn Polymere mit Kohlenstofffasern beladen werden, um eine annehmbare elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, muss jedoch so viel Kohlenstofffaser zugegeben werden, dass eine merkliche Verringerung der anderen erwünschten Qualitäten wie z. B. Polymerflexibilität und Precursor-Formbarkeit besteht. Aufgrund der großen Differenz des spezifischen elektrischen Widerstandes zwischen Kohlenstoff und Metallen wie z. B. Silber können überdies mit Kohlenstofftasern gefüllte Polymere nicht den spezifischen elektrischen Widerstand bereitstellen, der für die EMI-Abschirmung erforderlich ist. Wenn Kohlenstofffasern, die mit elektrisch leitfähigem Metall beschichtet sind, verwendet werden, ist ebenso die resultierende elektrische Leitfähigkeit nicht gleichmäßig und kontinuierlich. Dies wird teilweise durch die schlechte Haftung des Metalls an den Kohlenstofffasern verursacht.
  • – Das US-Patent Nr. 5 214 091 beschreibt mit Silber beschichtete Glaskügelchen, die ein Beispiel für leitfähige anorganische Füllstoffe sind, die für den Zweck des gleichzeitigen Erreichens einer annehmbaren Leitfähigkeit mit niedrigeren Kosten als feste Edelmetallpartikel und auch zum Vermeiden der mit der Verwendung von Kohlenstoff verbundenen Nachteile modifiziert sind. Um die gewünschte Leitfähigkeit bereitzustellen, ist es jedoch erforderlich, eine allzu große Menge an leitfähigem anorganischen Füllstoff zuzugeben.
  • – Das US-Patent Nr. 5 672 297 beschreibt die Verwendung von Gelpartikeln in einem gequollenen Zustand, um ausdehnbare und zusammenziehbare Matrizes auszubilden. Die leitfähigen Verbundgegenstände, die aus diesen Mat rizes hergestellt werden, können als elektrische "Ein-Aus"-Schalter verwendet werden. Die in dieser Bezugsquelle offenbarte Matrix enthält leitfähige Füllpartikel mit regelmäßiger oder unregelmäßiger Form, wie z. B. Kügelchen-, Faser- oder Flockenformen. Eine Kombination von zwei oder mehr leitfähigen Füllpartikeln ist beschrieben. Beispiele von Füllpartikeln umfassen Kupferpulver, mit Silber beschichtete Nickelflocken, mit Silber beschichtete Glasblasen, feste Glaskügelchen, Glimmerflocken und Kohlenstoffpulver. Der resultierende Gelmatrix-Verbundstoff besitzt einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand und unterliegt einer signifikanten Änderung im Ansprechen auf unbedeutende Veränderungen in einem von mehreren extern gesteuerten thermodynamischen Parametern, wie z. B. Temperatur, pH-Wert, Ionenstärke und Lösungsmittelzusammensetzung. Die Lehren des Patents sind zum Lehren der Erfindung ungeeignet, da die von diesem offenbarten Gelmatrix-Verbundstoffe für Dichtungen oder als Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung nicht nützlich wären, die Zugabe von anorganischen Füllstoffen gewöhnlich eine lokale Änderung der elektrischen Leitfähigkeit aufgrund einer unzweckmäßigen Verteilung von Füllstoffen verursacht und die Zugabe von großen Mengen von solchen anorganischen Füllstoffen auch die Flexibilität und Formbarkeit der Polymerzusammensetzung beeinträchtigt, was sie schwierig zu formen macht.
  • – Das US-Patent Nr. 4 816 184 offenbart thermoplastische Harzpellets, die zum Formen zu Gegenständen mit einem Abschirmeffekt für elektromagnetische Wellen verwendet werden. Die Pellets besitzen einen Kern aus Glasfasern, der mit Metall beschichtet ist, das sich von einem Ende des Pellets zum anderen erstreckt. Der Kern ist von thermoplastischem Harz mit anderen leitfähigen Pulvern, Flocken oder kurzen Füllstoffen, die darin verteilt sind, umgeben. Um eine nützliche elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, sind jedoch hohe Beladungsniveaus erforderlich. Fasern richten sich überdies gewöhnlich innerhalb einer Polymermatrix aus, was Steifigkeit in der resultierenden Zusammensetzung und eine gleichzeitige Verringerung der Flexibilität verursacht.
More specific examples of the foregoing are as follows:
  • US Patent No. 3,140,342 describes a method used in the manufacture of conductive plastic articles having radio frequency shielding capabilities. Metal particles are mixed with the uncured phase of a compressible resin and the mass is then cured. Particulate to particle contact provides numerous conductive paths through the cured article with a resultant high conductivity. However, the cost of the conductive plastic is quite high due to the high concentration of metal therein, especially if an expensive metal such. As silver is used. Moreover, with a high metal concentration, many of the desirable physical properties of the plastic are significantly attenuated. Consequently, the finished article may not have as much tensile strength as desired and its compressibility is significantly reduced by the large number of interconnect metal particles.
  • US Pat. No. 3,194,860 describes a method of making gaskets of metal-filled conductive plastic, wherein the gasket is punched out of a sheet of plastic elastomer filled with a conductive metal powder. The powder particles may solid metal particles or non-noble metal particles such. As iron or copper, with a noble metal coating such. As silver or gold, be. Although the use of non-precious metal seals coated with silver or gold provides a less expensive conductive plastic, high loadings often required to render the plastic conductive reduce other desirable physical properties of the plastic, such as plastic , B. compressibility and tensile strength.
  • US Pat. No. 4,500,447; U.S. Patent No. 4,557,859; U.S. Patent No. 4,642,202; U.S. Patent No. 4,765,930; U.S. Patent No. 4,822,089 and U.S. Patent No. 5,430,085 describe electrically conductive compositions in which carbon is the electrically conductive material. The carbon referred to in these references may be carbon black, which is commonly used in electrically conductive silicone rubbers or as part of a system comprising other metals. The metals may be Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb and Ag as spheres, platelets or whiskers. The carbon may be used as fibers or filaments, uncoated or coated with metal by electrodeposition. However, a highly electrically conductive composition having a low volume resistivity is not easily achieved by such methods. However, when polymers are loaded with carbon fibers to achieve acceptable electrical conductivity, so much carbon fiber needs to be added that there is a significant reduction in other desirable qualities, such as carbon fibers. B. polymer flexibility and precursor formability. Due to the large difference in the specific electrical resistance between carbon and metals such. In addition, for example, silver can not provide carbon fiber filled polymers with the resistivity required for EMI shielding. Also, when carbon fibers coated with electrically conductive metal are used, the resulting electrical conductivity is not uniform and continuous. This is partly due to the poor adhesion of the metal to the carbon fibers.
  • US Pat. No. 5,214,091 describes silver-coated glass beads which are an example of conductive inorganic fillers used for the purpose of simultaneously achieving acceptable conductivity at a lower cost than solid precious metal particles and also avoiding the use of Carbon-related disadvantages are modified. However, in order to provide the desired conductivity, it is necessary to add an excessive amount of conductive inorganic filler.
  • U.S. Patent No. 5,672,297 describes the use of gel particles in a swollen state to form expandable and contractible matrices. The conductive composite articles made from these materials can be used as electrical "on-off" switches. The matrix disclosed in this reference contains conductive filler particles of regular or irregular shape, such as e.g. B. bead, fiber or flake shapes. A combination of two or more conductive filler particles is described. Examples of filler particles include copper powder, silver-coated nickel flakes, silver-coated glass bubbles, solid glass beads, mica flakes and carbon powder. The resulting gel matrix composite has a high resistivity and undergoes a significant change in response to insignificant changes in one of several externally controlled thermodynamic parameters, such Temperature, pH, ionic strength and solvent composition. The teachings of the patent are unsuitable for teaching the invention, since the gel matrix composites disclosed by it would not be useful for seals or electromagnetic radiation shielding, the addition of inorganic fillers usually causes a local change in electrical conductivity due to inappropriate spreading of fillers and the addition of large quantities of such inorganic fillers, too the flexibility and malleability of the polymer composition is compromised, making it difficult to mold.
  • US Pat. No. 4,816,184 discloses thermoplastic resin pellets used to mold into articles having an electromagnetic wave shielding effect. The pellets have a glass fiber core coated with metal extending from one end of the pellet to the other. The core is surrounded by thermoplastic resin with other conductive powders, flakes or short fillers dispersed therein. However, to achieve useful electrical conductivity, high loading levels are required. Fibers, moreover, usually align within a polymer matrix, causing rigidity in the resulting composition and a concomitant reduction in flexibility.

Von speziellem Interesse sind leitfähige Zusammensetzungen mit einem Matrixsystem auf Silikonbasis, die wegen ihrer überlegenen elastomeren Eigenschaften geschätzt werden, aber trotzdem nicht erfolgreich wünschenswert stark leitfähig gemacht wurden, ohne die Flexibilität zu vermindern, wie folgt:

  • – Das US-Patent Nr. 4 777 205 richtet sich auf eine Organopolysiloxan-Zusammensetzung, die mit Silber beschichtete Glimmerpartikel und Ruß, einen Platinkatalysator und einen Platin-Katalysator-Inhibitor sowie halb oder nicht verstärkende nicht leitfähige Füllstoffe, einschließlich Glaskügelchen, -blasen oder -fasern, enthält. Es ist zu beachten, dass Glimmer ein Material ist, das nicht das Niveau an spezifischem elektrischen Widerstand bereitstellen kann, das für Dichtungen, die bei der EMI-Abschirmung nützlich sind, erforderlich ist.
  • – Das US-Patent Nr. 4 357 266 offenbart ein elektrisch isolierendes Polymermaterial wie z. B. Diorganopolysiloxan, das einen fein verteilten teilchenförmigen Stoff oder Fibrillen von metallischem Silicium beinhaltet. Die in dieser Bezugsquelle beschriebene Matrix enthält ein mono- oder difunktionelles Silikon, um die Widerstandsfähigkeit aufrechtzuerhalten, wenn ein geformter Kautschukgegenstand einer Biege- oder Schwingungsbeanspruchung ausgesetzt wird.
  • – Das US-Patent Nr. 5 227 093 richtet sich auf eine Organosiloxan-Zusammensetzung (mit einem Platinkatalysator gehärtet), die Silber oder mit Silber beschichtete Partikel enthält, die vor ihrer Integration mit einem Fettsäureester behandelt werden.
  • – Das US-Patent Nr. 4 836 955 offenbart ein Silikonbindemittelsystem (mit einem Vinylgummityp von Silikonharz als erster Komponente und einem flüssigen Silikonharz als zweiter Komponente), das mit Silber überzogene Kupferpartikel enthält, zur Verwendung als Dichtung, wobei eine solche Formulierung eine verbesserte elektrisch leitfähige Stabilität aufweist, wenn die Partikel einer Langzeit-Wärmebehandlung vor ihrer Integration in die Matrix unterzogen werden. Mit Silber beschichtete Kupferpartikel sehen jedoch einen dichten Füllstoff vor. Um einen spezifischen elektrischen Widerstand zu erhalten, der zu mit Silber beschichteten Glasfüllstoffen vergleichbar ist, sind wesentlich mehr Kupferpartikel erforderlich. Folglich werden die Flexibilität und die Formbarkeit der Dichtung beeinträchtigt. Überdies sind mit Silber beschichtete Kupferpartikel sehr teuer.
  • – Das US-Patent Nr. 5 075 038 beschreibt eine Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen, wie z. B. einen druckempfindlichen Siloxansilikon-Klebstoff, der mit Silber überzogenes Kupferpulver enthält, einen elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einem Gemisch aus Siloxanpolymer mit einem Härtungsmittel (Aminosilan oder Aminosilazan) und elektrisch leitfähigen Partikeln mit einer äußeren Oberfläche aus Edelmetall, Vinyl enthaltende Organopolysiloxane und Organopolysiloxane mit Si-gebundenen Wasserstoffatomen zusammen mit einem Katalysator und einem leitfähigen Material, eine Polymerzusammensetzung (z. B. ein Epoxidharz, Silikon, Fluorsilikon, Polyurethan oder langkettiger Kohlenwasserstoff), die mit Silberflocken beladen ist, und eine Silikonzusammensetzung, die unter Verwendung eines Platinkatalysators und eines Silikonpolymers mit Mengen an aromatischen Stoffen enthaltenden Resten oder ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffresten (z. B. Vinylresten zusätzlich zu jenen, die üblicherweise als Endblocker verwendet werden), sowie Silberpartikeln oder mit Silber beschichtetem Kupfer, festem Glas, hohlem Glas, Glimmerflocken, Nickelkörnchen und -kugeln, kurzer Glas- und Keramikfaser gebildet wird.
  • – Ferner beschreibt das US-Patent Nr. 5 229 037 mehrere Systeme, wie z. B.: eine stark elektrisch leitfähige Silikonkautschuk-Zusammensetzung, die Edelmetallpulver oder ein anorganisches Material (beispielsweise Glas, Glimmer, Aluminiumoxid, Kohlenstoff und dergleichen), das mit Silber, Nickel usw. beschichtet oder überzogen ist, enthält; eine Silikonkautschuk-Zusammensetzung, die durch Vermischen eines metallischen, elektrische Leitfähigkeit verleihenden Mittels mit einer isolierenden Silikonkautschuk-Zusammensetzung in Kombination mit einem feinen Pulver oder einem gehärteten Silikonkautschuk (oder alternativ Ruß) erhalten wird; und eine elektrisch leitfähige Zusammensetzung mit einem Diorganopolysiloxan, kugelförmigen Partikeln eines gehärteten Silikonelastomers, einem metallischen, elektrische Leitfähigkeit verleihenden Mittel in fein verteilter Form und einem Härtungsmittel sowie (wahlweise) einer flüssigen Organosilikon-Verbindung.
Of particular interest are conductive compositions having a silicone-based matrix system, which are appreciated for their superior elastomeric properties, yet have not been successfully made highly conductive without diminishing flexibility, as follows:
  • U.S. Patent No. 4,777,205 is directed to an organopolysiloxane composition comprising silver-coated mica particles and carbon black, a platinum catalyst and a platinum catalyst inhibitor, and semi or non-reinforcing non-conductive fillers, including glass beads, bubbles or fibers. It should be noted that mica is a material that can not provide the level of resistivity required for gaskets useful in EMI shielding.
  • US Pat. No. 4,357,266 discloses an electrically insulating polymeric material, such as Diorganopolysiloxane containing a finely divided particulate or fibrils of metallic silicon. The matrix described in this reference contains a mono- or difunctional silicone to maintain resistance when a molded rubber article is subjected to bending or vibration stress.
  • U.S. Patent No. 5,227,093 is directed to an organosiloxane composition (cured with a platinum catalyst) containing silver or silver-coated particles which are treated prior to their integration with a fatty acid ester.
  • US Patent No. 4,836,955 discloses a silicone binder system (having a vinyl rubber type of silicone resin as a first component and a liquid silicone resin as a second component) containing silver-coated copper particles for use as a gasket, such formulation being an improved electric has conductive stability when the particles are subjected to a long-term heat treatment prior to their integration into the matrix. However, silver-coated copper particles provide a dense filler. To obtain a resistivity comparable to silver-coated glass fillers, significantly more copper particles are required. As a result, the flexibility and moldability of the gasket are impaired. Moreover, silver-coated copper particles are very expensive.
  • US Pat. No. 5,075,038 describes a number of different embodiments, such as: For example, a pressure-sensitive siloxane silicone adhesive containing silver-coated copper powder, an electrically conductive material comprising a mixture of siloxane polymer with a curing agent (aminosilane or aminosilazane) and electroconductive particles having a noble metal outer surface, organopolysiloxanes containing vinyl, and organopolysiloxanes containing Si bonded hydrogen atoms together with a catalyst and a conductive material, a polymer composition (e.g., an epoxy resin, silicone, fluorosilicone, polyurethane or long chain hydrocarbon) loaded with silver flakes, and a silicone composition formed using a platinum catalyst and a silicone polymer containing residues of aromatic species or ethylenically unsaturated hydrocarbon radicals (e.g., vinyl radicals in addition to those commonly used as endblockers), as well as silver particles or silver copper, solid glass, hollow glass, mica flakes, nickel granules and spheres, short glass and ceramic fiber.
  • Furthermore, US Pat. No. 5,229,037 describes several systems, such as. B: a highly electroconductive silicone rubber composition containing noble metal powder or an inorganic material (e.g., glass, mica, alumina, carbon and the like) coated or coated with silver, nickel, etc.; a silicone rubber composition obtained by blending a metallic electrical conductivity imparting agent with an insulating silicone rubber composition in combination with a fine powder or a cured silicone rubber (or alternatively carbon black); and an electrically conductive composition comprising a diorganopolysiloxane, spherical particles of a cured silicone elastomer, a metal electroconductive agent in finely divided form and a curing agent, and (optionally) a liquid organosilicone compound.

Die vorangehenden Offenbarungen stellen Versuche beim Beladen von Silikonkautschukmaterialien dar. Im Allgemeinen weisen diese Materialien eine ausgezeichnete heiße und kalte Beständigkeit und Bewitterungsfähigkeit sowie ausgezeichnete elektrische Isolationseigenschaften auf, so dass sie in einer Vielfalt von Anwendungen umfangreich verwendet werden. Elektrisch leitfähige Silikonkautschuke mit einem spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von 10–4 bis 106 Ohm·cm wurden durch Vermischen eines isolierenden Silikonkautschuk-Precursors mit einer beträchtlichen Menge eines elektrische Leitfähigkeit verleihenden Mittels und Härten, um den Silikonkautschuk zu bilden, hergestellt. Typischerweise weisen Dichtungen oder Zusammensetzungen, die zur EMI-Abschirmung vorgesehen sind, einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von 10–3 bis 10–2 Ohm·cm auf. Obwohl solche Kautschuke eigentlich an und für sich angemessen flexibel sind und typischerweise aus Precursor-Materialien hergestellt werden, die angemessen formbar sind, können jedoch bei Beladungsniveaus, die erforderlich sind, um den Endprodukten eine hohe Leitfähigkeit zu verleihen, diese Eigenschaften unannehmbar vermindert werden.The foregoing disclosures illustrate attempts at loading silicone rubber materials. In general, these materials have excellent hot and cold resistance and weatherability, as well as excellent electrical insulation properties, so that they are widely used in a variety of applications. Electrically conductive silicone rubbers having a volume resistivity of 10 -4 to 10 6 ohm.cm were prepared by mixing an insulating silicone rubber precursor with a substantial amount of an electroconductive agent and curing to form the silicone rubber. Typically, gaskets or compositions intended for EMI shielding have a volume resistivity of 10 -3 to 10 -2 ohm.cm. Although such rubbers are in and of themselves reasonably flexible, and are typically made from precursor materials that are reasonably moldable, at load levels required to impart high conductivity to the end products, these properties can be unacceptably reduced.

Zusammengefasst: die Formbarkeit und Flexibilität sind wichtige Erwägungen, wenn das Ziel darin besteht, flexible Dichtungsringe oder Dichtungen auszubilden, die für Wellenleiteranordnungen, wetterdichte HF-Umhüllungen und dergleichen nützlich sind, oder eine relativ leichtgewichtige Abschirmung zum Schützen von empfindlichen elektronischen Vorrichtungen vor höheren Pegeln von elektromagnetischer Strahlung in der Umgebung aufgrund einer erhöhten Verwendung der elektronischen Anlage auszubilden. Bei Rückkehr zu den Wellenleiteranwendungen müssen die verwendeten Materialien beispielsweise eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Undurchlässigkeit für die elektromagnetische Energie im Wellenleiter aufweisen, um als wirksamer Teil der Wellenleiterstruktur zu wirken. Ebenso müssen Materialien, die als Hochfrequenzabschirmung verwendet werden, sehr leitfähig und für elektromagnetische Strahlung bei den betreffenden Frequenzen undurchlässig sein, um eine empfindliche elektronische Instrumentenausrüstung vor fremder elektromagnetischer Energie zu schützen, die in der Umgebung vorliegt. Die Eigenschaften der Flexibilität und Precursor-Formbarkeit sind jedoch auch in jeder der vorstehend erwähnten Anwendung wichtig, so dass (beispielsweise) ein leitfähiger Gegenstand, der aus einem solchen Material ausgebildet ist, in Kontakt mit einem manipulierbaren Element konfiguriert und/oder gehalten werden kann, um die erforderliche Zone der Einschränkung der elektromagnetischen Energie für den Wellenleiterweg oder den Ausschluss der Energie von den abgeschirmten Komponenten vorzusehen. (Es ist selbstverständlich, dass solche Eigenschaften auch für das Erreichen einer flüssigkeits- oder luftdichten Dichtung, beispielsweise wie durch eine flexible elektrisch leitfähige Dichtung bereitgestellt, zwischen einem Paar von in Eingriff stehenden Teilen wichtig sind.) Es liegt solchen bisher hergestellten Materialien nachteiligerweise inne, dass ein Kompromiss zwischen der Flexibilität einerseits und der elektrischen Leitfähigkeit andererseits besteht. Wenn ein besser elektrisch leitfähiger Füllstoff zum Matrix-Material zugegeben wird, nimmt die Leitfähigkeit des Materials zu, aber die Flexibilität nimmt ab. Hohe Füllstoffbeladungen, die als zum Erreichen einer ausreichenden Leitfähigkeit notwendig erachtet werden, begrenzen überdies auch die Verarbeitungsvielseitigkeit eines Materials, wie z. B. seine Kompatibilität mit Spritzgießverfahren. Verschiedene Versuche wurden unternommen, um die vor stehend beschriebenen Probleme zu lösen, jedoch ohne zufrieden stellende Ergebnisse.Summarized: the formability and flexibility are important considerations, if the goal is flexible sealing rings or gaskets to train for Waveguide arrangements, weatherproof RF enclosures and the like are useful, or a relatively lightweight shield for protecting sensitive electronic devices from higher levels of electromagnetic Radiation in the environment due to increased use of electronic To train investment. On return to waveguide applications need the materials used, for example, a high electrical conductivity and impermeability for the have electromagnetic energy in the waveguide to be an effective part the waveguide structure to act. Likewise, materials must be considered high frequency shielding used, very conductive and for be impermeable to electromagnetic radiation at the relevant frequencies, for a sensitive electronic instrumentation foreign electromagnetic energy present in the environment. The characteristics of flexibility and precursor moldability, however, are also in each of the above mentioned Application important so that (for example) a conductive object, which is formed of such a material, in contact with a can be configured and / or held manipulatable element, around the required zone of limitation of the electromagnetic Energy for the waveguide path or the exclusion of energy from the shielded ones Provide components. (It goes without saying that such properties also for the achievement of a liquid or airtight seal, for example as by a flexible electrically conductive Seal provided between a pair of engaged Parts are important.) It is such previously produced materials disadvantageously holding that a compromise between the flexibility on the one hand and the electrical conductivity, on the other hand consists. When a more electrically conductive filler is added to the matrix material becomes, the conductivity decreases material, but the flexibility decreases. High filler loadings, considered necessary to achieve sufficient conductivity Beyond that limit, too the processing versatility of a material, such. B. his compatibility with injection molding. Various attempts have been made to those described above To solve problems, but without satisfactory results.

Ein Material, das sowohl gute elektrische Leitfähigkeit als auch gute Flexibilität (oder im Fall eines Precursors gute Formbarkeit) aufweist, wie vorstehend genannt, würde das Fachgebiet wesentlich vorwärts bringen.One Material that has both good electrical conductivity and good flexibility (or in the case of a precursor good moldability), as above called, would the field of activity is considerably forward bring.

Aufgaben der ErfindungTasks of invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die vorstehend identifizierten Schwierigkeiten zu beseitigen.It It is an object of the invention to overcome the difficulties identified above to eliminate.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Material mit guter Flexibilität zu schaffen, das auch elektrisch leitfähig ist.It Another object of the present invention is a material with good flexibility to create, which is also electrically conductive.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Precursor-Material, das gute Formbarkeit aufweist, und in Bezug auf die Herstellung eines elektrisch leitfähigen flexiblen Material daraus zu schaffen.It is yet another object of the present invention, a precursor material, having good formability, and in terms of manufacture an electrically conductive create flexible material out of it.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung der vorstehend erwähnten Zusammensetzungen und Precursor-Materialien zu schaffen.It Another object of the present invention is to provide methods for Preparation and use of the above-mentioned compositions and Precursor materials to accomplish.

Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Produkte, die aus solchen Zusammensetzungen ausgebildet sind, herzustellen, einschließlich Dichtungen, geformten Gegenständen, spritzgegossenen Gegenständen usw.It is yet another object of the present invention, products, which are formed from such compositions, including Seals, molded objects, injection-molded objects etc.

Verschiedene weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung leicht ersichtlich.Various Other objects, advantages and features of the invention are apparent from the following description readily apparent.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

In einem Aspekt ist die Erfindung eine elektrisch leitfähige Zusammensetzung, die ein elastisches Matrix-Material und ein darin verteiltes korpuskulares Füllmaterial umfasst, wobei der korpuskulare Füllstoff eine Vielzahl von Partikeln mit einem länglichen Kern oder Substrat, der/das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, und eine Vielzahl von Partikeln mit einem kugelförmigen Kern oder Substrat, der/das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, umfasst. Die Verteilung des korpuskularen Füllmaterials in dem Matrix-Material ist derart, dass die länglichen Partikel und die kugelförmigen Partikel im Wesentlichen gegenseitig vermischt sind, wobei die Gesamtmenge des korpuskularen Füllstoffs 40 bis 70 Gewichtsprozent der Zusammensetzung ist und das Gewichtsverhältnis der länglichen Partikel zu den kugelförmigen Partikeln 1:1 bis 4:1 ist, so dass die mit leitfähigem Material beschichteten Partikel in einer elektromagnetischen Beziehung stehen und so dass die Zusammensetzung funktional flexibel ist.In In one aspect, the invention is an electrically conductive composition, an elastic matrix material and a distributed therein particulate filling material wherein the particulate filler comprises a plurality of particles with an elongated one Core or substrate that coats with a conductive material is, and a variety of particles with a spherical core or substrate that coats with a conductive material is included. The distribution of the particulate filling material in the matrix material is such that the elongated Particles and the spherical ones Particles are substantially mutually mixed, with the total amount of the particulate filler 40 to 70 weight percent of the composition is and the weight ratio of elongated Particles to the spherical ones Particles 1: 1 to 4: 1, so that coated with conductive material Particles are in an electromagnetic relationship and so that the composition is functionally flexible.

In einem weiteren Aspekt ist die Erfindung eine elektrisch leitfähige Paste zum Ausbilden einer verfestigten flexiblen elektrisch leitfähigen Zusammensetzung, wobei die Paste ein Precursor-Material, das zu einem elastischen Matrix-Material formbar ist, und korpuskulares Füllmaterial, das in dem Precursor-Material verteilt ist, umfasst, wobei das korpuskulare Füllmaterial eine Vielzahl von Partikeln mit einem länglichen Kern oder Substrat, der/das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, und eine Vielzahl von kugelförmigen Partikeln mit einem Kern oder Substrat, der/das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, umfasst, wobei die länglichen Partikel und kugelförmigen Partikel im Wesentlichen gegenseitig vermischt sind, wobei die Gesamtmenge des korpuskularen Füllstoffs und die Mengen der länglichen und kugelförmigen leitfähigen Partikel relativ zueinander derart sind, dass, wenn das Precursor-Material in die Matrix geformt wird, die mit leitfähigem Material beschichteten Partikel in einer elektrisch leitfähigen Beziehung stehen und die Zusammensetzung funktional flexibel ist.In In another aspect, the invention is an electrically conductive paste for forming a solidified flexible electrically conductive composition, wherein the paste is a precursor material that results in an elastic Matrix material is moldable, and particulate filler material contained in the precursor material is distributed, wherein the corpuscular filler comprises a plurality of Particles with an elongated Core or substrate that coats with a conductive material is, and a variety of spherical particles with a Core or substrate that coats with a conductive material is, includes, being the elongated Particles and spherical Particles are substantially mutually mixed, with the total amount of the particulate filler and the quantities of oblong and spherical conductive Particles relative to each other are such that, when the precursor material is formed into the matrix coated with conductive material Particles are in an electrically conductive relationship and the composition is functionally flexible.

Die vorliegende Erfindung macht von einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Partikeln Gebrauch, die einen ersten Teil von Partikeln, die im Wesentlichen aus einem länglichen Kern oder Substrat bestehen, der/das mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, und einen zweiten Teil von Partikeln, die im Wesentlichen aus einem kugelförmigen Kern oder Substrat bestehen, der/das mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist, umfassen, wobei die zwei Teile von Partikeln im Wesentlichen gegenseitig vermischt sind, wobei die Mengen der länglichen Partikel und kugelförmigen Partikel relativ zueinander derart sind, dass, wenn die Partikel in eine Zusammensetzung, die im Wesentlichen aus solchen Partikeln und einem im Wesentlichen nicht leitfähigen flexiblen Matrix-Material besteht, in einer Menge integriert werden, die wirksam ist, um der Zusammensetzung elektrische Leitfähigkeit zu verleihen, die Zusammensetzung auch funktionale Flexibilität aufweist.The present invention makes of a plurality of electrically conductive particles Use a first part of particles that are essentially from an elongated one Core or substrate, the / with an electrically conductive material is coated, and a second part of particles, essentially from a spherical Core or substrate, the / with an electrically conductive material coated, wherein the two parts of particles in the Essentially mutually intermixed, with quantities of elongated ones Particles and spherical Particles relative to each other are such that when the particles in a composition consisting essentially of such particles and a substantially non-conductive flexible matrix material exists to be integrated in an amount that is effective to the Composition to impart electrical conductivity, the composition also functional flexibility having.

In einem weiteren Aspekt ist die Erfindung als Herstellungsgegenstand ein geformtes Element mit einer elektrisch leitfähigen Zusammensetzung, wie vorstehend definiert.In In another aspect, the invention is an article of manufacture a molded element having an electrically conductive composition, such as defined above.

Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können durch ein Verfahren hergestellt werden, das das Einmischen eines korpuskularen Füllmaterials mit einer Vielzahl von länglichen Partikeln mit einem Kern oder Substrat, der/das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, und einer Vielzahl von kugelförmigen Partikeln mit einem Kern oder Substrat, der/das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, in einen Precursor eines flexiblen Matrix-Materials derart umfasst, dass die länglichen Partikel und die kugelförmigen Partikel im Precursor im Wesentlichen gegenseitig vermischt werden; anschließend wird der Precursor gehärtet, um die Matrix zu bilden; wobei die Menge des gesamten korpuskularen Füllstoffs und die Mengen der länglichen leitfähigen Partikel und kugelförmigen leitfähigen Partikel relativ zueinander derart sind, dass die mit leitfähigem Material beschichteten Partikel in der Zusammensetzung nach dem Härten in einer elektrisch leitfähigen Beziehung stehen und die Zusammensetzung funktional flexibel ist.The Compositions of the present invention can be prepared by a process be the mixing of a particulate filler with a variety of oblong Particles with a core or substrate containing a conductive material is coated, and a plurality of spherical particles with a Core or substrate that coats with a conductive material is, in a precursor of a flexible matrix material such includes that elongated Particles and the spherical ones Particles in the precursor are substantially mutually mixed; subsequently if the precursor is hardened, to form the matrix; being the amount of the entire corpuscular filler and the amounts of the elongated conductive particles and spherical conductive Particles relative to each other are such that those with conductive material coated particles in the composition after curing in an electrically conductive relationship stand and the composition is functionally flexible.

Die Pasten der vorliegenden Erfindung können durch ein Verfahren hergestellt werden, das das Einmischen eines korpuskularen Füllmaterials mit einer Vielzahl von länglichen Partikeln mit einem Kern oder Substrat, der/das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, und einer Vielzahl von kugelförmigen Partikeln mit einem Kern oder Substrat, der/das mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, in ein Precursor-Material, das zu einem flexiblen Matrix-Material formbar ist, so dass die länglichen Partikel und die kugelförmigen Partikel im Precursor im Wesentlichen gegenseitig vermischt werden, umfasst. Die Gesamtmenge des korpuskularen Füllstoffs und die Mengen der länglichen Partikel und kugelförmigen Partikel relativ zueinander sind derart, dass, wenn das Precursor-Material zur Matrix ge formt wird, die mit leitfähigem Material beschichteten Partikel in der Zusammensetzung in einer elektrisch leitfähigen Beziehung stehen und die Zusammensetzung funktionale Flexibilität aufweist.The pastes of the present invention can be prepared by a method comprising blending a particulate filler having a plurality of elongated particles with a core or substrate coated with a conductive material and a plurality of spherical particles having a core or substrate Substrate, which is coated with a conductive material, in a precursor material, which is moldable into a flexible matrix material, so that the elongated particles and the spherical particles in the precursor are substantially mutually mixed comprises. The total amount of the particulate filler and the amounts of the elongated particles and spherical particles relative to each other are the such that when the precursor material is formed into the matrix, the conductive material coated particles in the composition are in an electrically conductive relationship and the composition has functional flexibility.

Die Erfindung ist zum Schaffen einer Abschirmung, von leitfähigen Komponenten, Elementen zur Ableitung einer elektrostatischen Ladung und anderen Herstellungsgegenständen, in denen gute elektrische Leitfähigkeit und Flexibilität erforderlich oder vorteilhaft sind, nützlich.The Invention is to provide a shield, conductive components, Elements for the discharge of an electrostatic charge and others Articles of manufacture where good electrical conductivity and flexibility necessary or advantageous, useful.

Die Praxis gemäß der Erfindung führt zu merklichen Vorteilen. Die gute Leitfähigkeit wird durch die Integration einer beträchtlichen Menge von korpuskularem leitfähigem Füllstoff erreicht. Außerdem wird eine Wirtschaftlichkeit durch die Verwendung von leitfähigen Füllmaterialien erreicht, die weitgehend aus einer oder mehreren relativ kostengünstigen Substanzen bestehen, die typischerweise als Kern oder Substrat fungieren, und die im Wesentlichen vollständig oder in einem wirksamen Teil mit einem elektrisch leitfähigen Material bedeckt sind, das gewöhnlich (wenn auch nicht notwendigerweise) teurer ist als die vorstehend erwähnte(n) Substanz(en). In dieser Weise kann die Menge an teurerem Material im Vergleich zu Ausführungsformen verringert werden, in denen der leitfähige Füllstoff vollständig (oder hauptsächlich) aus einer oder mehreren relativ teuren elektrisch leitfähigen Substanzen besteht. Überdies kann der korpuskulare leitfähige Füllstoff der Erfindung derart formuliert werden, dass sein spezifisches Gewicht relativ niedriger ist als jenes von festen Metallfüllstoffen, mit dem vorteilhaften Ergebnis, dass das spezifische Gewicht von mit dem Füllstoff der Erfindung beladenen Zusammensetzungen auch niedriger ist. Und trotz der Verwendung von merklichen Mengen von korpuskularem leitfähigen Füllstoff, um die vorstehend erwähnten Vorteile sicherzustellen, schafft die Erfindung trotzdem auch eine Weise zum Aufrechterhalten eines effektiven Grades an Flexibilität eines Matrix-Materials und der eigenen Formbarkeit einer Precursor-Paste, in der der Füllstoff verteilt ist.The Practice according to the invention leads to noticeable advantages. The good conductivity is due to the integration a considerable one Flock of corpuscular conductive filler reached. Furthermore becomes an economy through the use of conductive fillers achieved largely from one or more relatively inexpensive Consist of substances that typically act as a nucleus or substrate, and which is essentially complete or in an effective part with an electrically conductive material usually covered (although not necessarily) more expensive than the above said (n) Substance (s). In this way, the amount of more expensive material compared to embodiments be reduced, in which the conductive filler completely (or mainly) from one or more relatively expensive electrically conductive substances consists. moreover Can the corpuscular conductive filler of the invention are formulated such that its specific gravity relatively lower than that of solid metal fillers, with the advantageous result that the specific gravity of with the filler The compositions loaded with the invention are also lower. And despite the use of appreciable amounts of particulate conductive filler, around the aforementioned Nevertheless, to ensure advantages, the invention also creates one Way to maintain an effective level of flexibility Matrix material and the own formability of a precursor paste, in the filler is distributed.

Durch Ausführung innerhalb der Erfindung können folglich alle konkurrierenden Belange, die in den vorangehenden Absätzen erörtert sind, gelöst werden.By execution within the invention hence all the competing concerns that in the preceding paragraphs discussed are, solved become.

Beschreibung von bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der ErfindungDescription of specific preferred embodiments the invention

Einleitend ist zu erkennen, dass die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Matrix-Materialien passend diejenigen sind, die in Anwendungen verwendet werden, für die Flexibilität erwünscht ist, oder diejenigen sind, die ansonsten elastomere Eigenschaften zeigen. Solche Materialien umfassen Kautschuke, wie z. B. Fluorsilikon, EPDM (Ethylenpropylendien-Monomer) und thermoplastisches Polyurethan. Von speziellem Interesse sind Matrixsysteme auf Silikonbasis, die wegen ihrer elastomeren Eigenschaften geschätzt werden. Materialien auf Silikonbasis ermöglichen die Herstellung von geformten elektrisch leitfähigen Körpern, die für Anwendungen geeignet sind, die hohe Flexibilität erfordern. In Abhängigkeit von der Formulierung der Matrix können diese verwendet werden, um Herstellungsgegenstände, wie z. B. leitfähige Dichtungen, Abschirmungen, leitfähige Klebstoffe und dergleichen, zu bilden.introductory It can be seen that those used in the present invention Matrix materials are suitable for those who use in applications be, for the flexibility he wishes is, or those are the otherwise elastomeric properties demonstrate. Such materials include rubbers, such as. Fluorosilicone, EPDM (ethylene propylene diene monomer) and thermoplastic polyurethane. Of particular interest are silicone-based matrix systems, which be appreciated because of their elastomeric properties. Materials on Silicone base allow the production of molded electrically conductive bodies suitable for applications are suitable, which require high flexibility. Dependent on from the formulation of the matrix these can be used to produce, such as B. conductive Seals, shields, conductive Adhesives and the like.

Die Matrix wird aus einem härtbaren Precursor-Material ausgebildet. Dieses Material ist typischerweise eine Substanz oder Substanzen (z. B. ein System), die, wenn sie einer Bedingung wie z. B. Katalyse, Wärme, Bestrahlung mit Ultraviolettlicht oder dergleichen ausgesetzt wird – in ein verfestigtes flexibles Material umgewandelt werden kann. An und für sich sind die Auswahl und Verarbeitung von Precursor-Materialien zur Bildung zu den Matrizes, die bei der Ausführung der Erfindung nützlich sind, auf dem Fachgebiet bekannt. Als Beispiel siehe im Allgemeinen die vorstehend erörterten Offenbarungen im "Hintergrund der Erfindung". Ein üblicher Fachmann kann, sobald er mit den Lehren hierin versehen ist, ein solches Wissen von Precursor-Materialien an die Praxis der Erfindung ohne übermäßige Experimentierung oder weitere Erfindung anpassen.The Matrix is made of a curable Precursor material formed. This material is typical a substance or substances (such as a system) that, when they a condition such as As catalysis, heat, irradiation with ultraviolet light or the like is exposed - in a solidified flexible Material can be converted. In and of itself are the choices and Processing of precursor materials to form the matrices, in the execution useful in the invention are known in the art. As an example, see in general those discussed above Revelations in the background the invention". A common one One skilled in the art, once provided with the teachings herein, can such knowledge of precursor materials to the practice of the invention without excessive experimentation or adapt further invention.

Die vorstehend erwähnten besonders interessierenden Polysiloxan-Matrix-Materialien werden aus einem härtbaren Siloxan-Precursor-System ausgebildet und umfassen typischerweise eine nicht leitfähige Polymersubstanz, in der das elektrisch leitfähige Füllmaterial verteilt werden kann, um elektrische Leitfähigkeit zu verleihen. Der Begriff "Polysiloxan" bezieht sich auf die Hauptkomponente der Polymersubstanz, schließt jedoch die Anwesenheit anderer Substanzen nicht aus. Folglich enthält eine Polysiloxan-Matrix eine Vielzahl von verschiedenen Siloxaneinheiten, die sich jeweils über das ganze Material wiederholen, wobei solche Einheiten typischerweise mit einem oder mehreren organischen Resten substituiert sind, zusammen mit anderen Komponenten, wie z. B. einem Härtungsmittel, einem Katalysator oder einem oder mehreren Katalysator-Inhibitoren, und Bestandteilen zum Verbessern der Bearbeitbarkeit des härtbaren Precursor-Systems oder einer oder mehrerer der Eigenschaften des aus einem solchen System hergestellten gehärteten Materials. Zusätzliche Bestandteile in dieser letzten Kategorie umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf Verstärkungsfüllstoffe, wie z. B. fein verteiltes Siliciumdioxid, nicht verstärkende Füllstoffe, Füllstoff-Behandlungsmittel, Haftförderer, Flammverzögerungsmittel, Wärmestabilisatoren, Pigmente und Farbstoffe. In Abhängigkeit von dem Polymerisationsgrad kann die Viskosität der Precursor-Siloxan-Komponente, die im härtbaren System verwendet wird, von jener einer fließfähigen Flüssigkeit bis zu jener eines relativ viskosen Gels oder Harzes reichen, obwohl es in bestimmten guten Ausführungsformen der Erfindung wichtig ist, dass der Precursor eine ausreichende Formbarkeit besitzt, so dass er in Spritzgießvorgängen und dergleichen verwendet werden kann. Die ausgewählten Siloxan-Komponenten hängen von den gewünschten Prozessen und Härtungsbedingungen zusätzlich zu den physikalischen Eigenschaften, die in der gehärteten Matrix angestrebt werden, ab. Wie bisher angegeben, ist die Polysiloxan-Matrix-Technologie, einschließlich deren Ausbildung aus einer Siloxan-Komponente, an und für sich bekannt und ein üblicher Fachmann kann geeignete Matrix-Materialien in Abhängigkeit von den gewünschten physikalischen Eigenschaften und Precursor-Siloxan-Komponenten zur Herstellung derselben ohne übermäßige Experimentierung oder weitere Erfindung auswählen.The above-noted polysiloxane matrix materials of interest are formed from a curable siloxane precursor system and typically comprise a non-conductive polymeric substance in which the electrically conductive filler material can be dispersed to impart electrical conductivity. The term "polysiloxane" refers to the major component of the polymeric substance, but does not exclude the presence of other substances. Thus, a polysiloxane matrix contains a plurality of different siloxane units, each repeating over the entire material, such units typically being substituted with one or more organic radicals, along with other components, such as e.g. A curing agent, a catalyst or one or more catalyst inhibitors, and ingredients for improving the workability of the curable precursor system or one or more of the properties of the cured material prepared from such a system. Additional ingredients in this last category include, but are not limited to, reinforcing fillers, such as: Finely divided silica, non-reinforcing fillers, filler treating agents, adhesion promoters, Flame retardants, heat stabilizers, pigments and dyes. Depending on the degree of polymerization, the viscosity of the precursor siloxane component used in the curable system may range from that of a flowable liquid to that of a relatively viscous gel or resin, although it is important in certain good embodiments of the invention the precursor has sufficient moldability so that it can be used in injection molding operations and the like. The selected siloxane components will depend on the desired processes and curing conditions in addition to the physical properties sought in the cured matrix. As stated so far, the polysiloxane matrix technology, including its formation from a siloxane component, is known per se and one of ordinary skill in the art may use suitable matrix materials depending on the desired physical properties and precursor siloxane components for production select it without undue experimentation or further invention.

In noch weiteren guten Ausführungsformen der Erfindung werden Fluorsilikone verwendet. Dies bietet die Vorteile von sowohl Silikonen als auch Fluorkohlenstoffen (Silikone sind in den vorangehenden Absätzen erörtert; die Fluorierung von Verbindungen verbessert häufig ihre Wärmestabilität). Im Fall von Siloxanen beginnt die Fluorierung gewöhnlich in der Gamma-Position einer Substituenten-Alkylkette (aufgrund der elektropositiven Art von Silikon kann die Fluorierung in den Alpha- und Beta-Positionen zu einer schlechten Wärmestabilität führen). Folglich sind kommerzielle Fluorsilikone häufig mit Trifluorpropyl substituierte Methylmaterialien.In still other good embodiments The invention uses fluorosilicones. This offers the advantages of both silicones and fluorocarbons (silicones) discussed in the preceding paragraphs; the Fluorination of compounds often improves their thermal stability). In the case of siloxanes begins fluorination usually in the gamma position of a substituent alkyl chain (due to the electropositive Type of silicone can increase the fluorination in the alpha and beta positions lead to poor thermal stability). consequently For example, commercial fluorosilicones are often substituted with trifluoropropyl Methyl materials.

Beispiele von Matrix-Materialien auf Silikonbasis, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind: elastomeres thermoplastisches Polyblock-Organopolysiloxan-Copolymer (in einer Reaktion gebildet, die durch Platinchlorid-Derivate katalysiert wird), wie im US-Patent Nr. 4 822 523 beschrieben; Organopoly-Siloxane, wie im US-Patent Nr. 4 777 205 und US-Patent Nr. 5 227 093 beschrieben; ein Silikon-Bindemittelsystem mit einem Vinylgummityp von Silikonharz als erster Komponente und einem flüssigen Silikonharz als zweiter Komponente, wie im US-Patent Nr. 4 836 955 beschrieben; ein druckempfindlicher Siloxansilikon-Klebstoff, ein elektrisch leitfähiger Werkstoff mit einem Gemisch von Siloxanpolymer mit einem Härtungsmittel (Aminosilan oder Aminosilazan), Vinyl enthaltende Organopolysiloxane und Organopolysiloxane mit Si-gebundenen Wasserstoffatomen, eine Polymerzusammensetzung (z. B. ein Epoxidharz, Silikon, Fluorsilikon, Polyurethan oder langkettiger Kohlenwasserstoff) und eine Silikonzusammensetzung, die unter Verwendung eines Platinkatalysators und Silikonpolymers mit Mengen von aromatische Stoffe enthaltenden Resten oder ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffresten (z. B. Vinylresten zusätzlich zu jenen, die üblicherweise als Endblocker verwendet werden) gebildet wird, alle wie im US-Patent Nr. 5 075 038 beschrieben.Examples of silicone-based matrix materials used in the present Invention useful are: elastomeric thermoplastic polyblock-organopolysiloxane copolymer (formed in a reaction catalyzed by platinum chloride derivatives as described in U.S. Patent No. 4,822,523; Organopolysiloxanes siloxanes as described in U.S. Patent No. 4,777,205 and U.S. Patent No. 5,227,093; a silicone binder system with a vinyl rubber type of silicone resin as the first component and a liquid silicone resin as the second Component as in the US patent No. 4,836,955; a pressure-sensitive siloxane silicone adhesive, an electrically conductive Material with a mixture of siloxane polymer with a curing agent (Aminosilane or aminosilazane), vinyl-containing organopolysiloxanes and organopolysiloxanes having Si-bonded hydrogen atoms, a Polymer composition (eg, an epoxy resin, silicone, fluorosilicone, Polyurethane or long-chain hydrocarbon) and a silicone composition, using a platinum catalyst and silicone polymer with residues of aromatic substances or ethylenically unsaturated hydrocarbon radicals (eg vinyl residues in addition to those who usually as endblocker), all as in the US Patent No. 5,075,038.

Für die Matrix der Erfindung sind auch mehrere Systeme nützlich, wie z. B.: ein stark elektrisch leitfähiger Silikonkautschuk; eine Silikonkautschuk-Zusammensetzung, die in einem angemessenen Teil durch Vermischen einer isolierenden Silikonkautschuk-Zusammensetzung in Kombination mit einem feinen Pulver eines gehärteten Silikonkautschuks (oder alternativ Ruß) erhalten wird; und eine Zusammensetzung mit einem Diorganopolysiloxan, kugelförmigen Partikeln eines gehärteten Silikonelastomers und einem Härtungsmittel sowie (wahlweise) einer flüssigen Organosilikon-Verbindung, alle wie im US-Patent Nr. 5 229 037 beschrieben. Außerdem sind für die Matrix der Erfindung nützlich: ein mit Vinylgruppen beendetes Polydimethylsiloxan, das wahlweise andere Polymerkomponenten und ein Hydrosylgruppen enthaltendes Polydimethylsiloxan zum Wirken als Härtungsmittel enthält, wie im US-Patent Nr. 5 344 593 beschrieben; ein System mit einem Organopolysiloxan mit mindestens zwei Alkenylgruppen in seinem Molekül, einem Organowasserstoff-Polysiloxan mit mindestens zwei Silikon-gebundenen Wasserstoffatomen in seinem Molekül, einem Platingruppen-Metallkatalysator, einer Organosilikon-Verbindung mit mindestens einem Silikon-gebundenen Wasserstoffatom und mindestens einer an Silikon gebundenen Epoxygruppen enthaltenden organischen Gruppe oder Alkoxygruppe, wie im US-Patent Nr. 5 384 075 offenbart; ein Silikonelastomer, das beispielsweise durch Mischen von Vinylmethylsiloxan mit einem Platinkatalysator mit Methylhydrogensiloxan, einem Teflon-Pulver und einem wärmehärtbaren Silikonkautschuksystem, das einen inhibierten Platinkatalysator enthält, hergestellt wird, wie im US-Patent Nr. 5 498 644 offenbart; und eine Zusammensetzung, die durch Entfernen von Wasser aus einer Emulsion mit einer dispergierten Phase von Elastomer (z. B. auf der Basis von Polydiorganosiloxan) und einer kontinuierlichen Phase von Wasser hergestellt wird, wie im US-Patent Nr. 5 091 114 offenbart.For the matrix The invention also several systems are useful, such as. B: a strong electrically conductive Silicone rubber; a silicone rubber composition used in an appropriate part by mixing an insulating silicone rubber composition in combination with a fine powder of a cured silicone rubber (or alternatively soot) is obtained; and a composition with a diorganopolysiloxane, spherical Particles of a hardened Silicone elastomers and a curing agent and (optionally) a liquid An organosilicone compound, all as described in U.S. Patent No. 5,229,037. Besides, they are for the Matrix of the invention useful: a vinyl-terminated polydimethylsiloxane optionally other polymer components and a hydrosyl group-containing polydimethylsiloxane for working as a curing agent contains as described in U.S. Patent No. 5,344,593; a system with one Organopolysiloxane having at least two alkenyl groups in its molecule, one Organohydrogenpolysiloxane with at least two silicone-bonded ones Hydrogen atoms in its molecule, a platinum-group metal catalyst, an organosilicone compound having at least one silicone-bonded Hydrogen atom and at least one bonded to silicone epoxy groups containing organic group or alkoxy group, as in the US patent No. 5,384,075; a silicone elastomer, for example by mixing vinylmethylsiloxane with a platinum catalyst with methylhydrogensiloxane, a teflon powder and a thermosetting one Silicone rubber system containing an inhibited platinum catalyst contains as disclosed in U.S. Patent No. 5,498,644; and a composition obtained by removing water from an emulsion with a dispersed phase of elastomer (eg based on of polydiorganosiloxane) and a continuous phase of water as disclosed in U.S. Patent No. 5,091,114.

In bestimmten guten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten die elektrisch leitfähigen Zusammensetzungen der Erfindung auch anorganische Füllstoffe wie z. B. gewöhnliches Siliciumdioxidpulver, kolloidales Siliciumdioxid, Aerogel-Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder dergleichen. Solche Füllmaterialien haben typischerweise eine Verstärkungsfunktion mit einer Oberfläche von mindestens 50 m2/g und/oder pyrogen hergestelltem Siliciumdioxid. Der Einschluss eines solchen Materials verleiht dem ungehärteten Gemisch ausreichend Thixotropie, höhere Viskosität und eine verbesserte Verteilungsstabilität der elektrisch leitfähigen Partikel und kann auch der gehärteten Zusammensetzung eine verbesserte Festigkeit verleihen. Außerdem kann es in einigen weiteren Ausführungsformen der Erfindung vorteilhaft sein, Füllstoffe einzuschließen, die halb oder nicht verstärkend sind, d. h. Füllstoffe, die eine Oberfläche von weniger als 50 m2/g aufweisen. Beispiele von halb oder nicht verstärkenden Füllstoffen sind Metalloxide, Metallnitride, Glaskügelchen, -blasen oder -fasern, Metallflocken, -pulver und -fasern, wie z. B. Kupfer-, Nickel- und Aluminiumkork, organische Harze, Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen, Polyvinylchlorid, Bentonit, Diatomeenerde, zerstoßener Quarz, Glimmer und Gemische davon. Diese Füllmaterialien können beispielsweise mit Trialkylalkoxysilanen wie z. B. Trimethylethoxysilan behandelt werden, um die Oberflächen mit Organosiloxy-Gruppen zu beschichten.In certain good embodiments of the present invention, the electrically conductive compositions of the invention also contain inorganic fillers such as e.g. Ordinary silica powder, colloidal silica, airgel silica, alumina or the like. Such fillers typically have a reinforcing function with a surface area of at least 50 m 2 / g and / or fumed silica. The inclusion of such material gives the uncured mixture sufficient thixotropy, higher viscosity, and improved distribution stability of the electrically conductive material capable of imparting improved strength to the cured composition. In addition, in some other embodiments of the invention, it may be advantageous to include fillers that are semi-or non-reinforcing, ie, fillers that have a surface area of less than 50 m 2 / g. Examples of semi or non-reinforcing fillers are metal oxides, metal nitrides, glass beads, bubbles or fibers, metal flakes, powders and fibers, such as e.g. Copper, nickel and aluminum cork, organic resins, polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyvinyl chloride, bentonite, diatomaceous earth, crushed quartz, mica and mixtures thereof. These fillers may, for example, with trialkylalkoxysilanes such. For example, trimethylethoxysilane may be treated to coat the surfaces with organosiloxy groups.

Andere Additive, die in die leitfähigen Zusammensetzungen der Erfindung integriert werden können, umfassen Pigmente, Druckverformungsadditive, Oxidationsinhibitoren, Weichmacher, Haftförderer, Basenstabilisatoren und andere Materialien, die üblicherweise als Additive auf dem Silikonkautschuk-Fachgebiet verwendet werden. Die leitfähige Zusammensetzung der Erfindung kann auch einen Wärmebeständigkeitsverbesserer wie z. B. Ceroxid, einen Flammverzögerer und nicht funktionale Organopolysiloxane zum Verbessern der Wärmeschockbeständigkeit, Flexibilität und dergleichen der gehärteten Zusammensetzung enthalten.Other Additives that are in the conductive Compositions of the invention can be integrated Pigments, compression set additives, oxidation inhibitors, plasticizers, Adhesion promoters, Base stabilizers and other materials commonly used as additives the silicone rubber field. The conductive composition The invention may also include a heat resistance improver such as As ceria, a flame retardant and non-functional Organopolysiloxanes for improving thermal shock resistance, flexibility and the like of the hardened Composition included.

In Einklang mit der vorangehenden Offenbarung sind Härtungsverfahren an und für sich bekannt. Folglich wird das Härten häufig durch Integrieren einer geeigneten Katalysatorkomponente in das Precursor-Material für die Additionsreaktion, beispielsweise zum Wirken als Härtungsbeschleuniger, implementiert. Solche Ka talysatoren sind auch an und für sich bekannt und ein üblicher Fachmann kann, sobald er die Lehren hierin besitzt, geeignete Katalysatoren zum Erreichen der gewünschten Härtung ohne übermäßige Experimentierung der weiteren Erfindung auswählen. Der Katalysator kann beispielsweise ein beliebiger Härtungskatalysator sein, der für die in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendeten Matrix-Precursors geeignet ist. In der vorliegenden Erfindung sind mobile Metallkatalysatoren und Organoperoxid-Katalysatoren unter den bevorzugten. Nützliche Edelmetall-Katalysatoren umfassen Platin und Palladium für die Extrusion; nützliche Organoperoxid-Katalysatoren umfassen Dicumylperoxid, Dibenzoylperoxid und MEK-Peroxid (Methylethylketon-Peroxid).In Consistent with the foregoing disclosure are curing methods on and for known. Consequently, curing is often accomplished by integrating one suitable catalyst component in the precursor material for the addition reaction, For example, to work as a curing accelerator, implemented. Such catalysts are also known in and of themselves and a common one One skilled in the art, once familiar with the teachings herein, may find suitable catalysts to achieve the desired hardening without excessive experimentation select the further invention. The catalyst may be, for example, any curing catalyst be that for the matrix precursors used in the compositions of the invention suitable is. In the present invention are mobile metal catalysts and organoperoxide catalysts among the preferred. helpful Noble metal catalysts include platinum and palladium for extrusion; useful Organoperoxide catalysts include dicumyl peroxide, dibenzoyl peroxide and MEK peroxide (methyl ethyl ketone peroxide).

Das Verfahren der Zugabe des Härtungskatalysators ist nicht kritisch. Der Katalysator kann mit der (den) Siloxankomponente(n) für den Zweck der Lagerstabilität, der Verhinderung einer gleichmäßigen Katalysatorverteilung usw. im Voraus vermischt werden. Der Katalysator wird häufig in das Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur integriert, obwohl der Katalysator bei erhöhter Temperatur zugegeben werden kann, falls erwünscht. Die Menge an Katalysator kann durch einen üblichen Fachmann ohne Ausübung einer weiteren Erfindung bestimmt werden, sobald er mit den Lehren dieser Erfindung versehen ist. Diese Menge basiert typischerweise auf der gewünschten tatsächlichen Härtungsrate, Arbeitslebensdauer und dergleichen.The Method of adding the curing catalyst is not critical. The catalyst can be reacted with the siloxane component (s) for the Purpose of storage stability, the prevention of a uniform catalyst distribution etc. are mixed in advance. The catalyst is often used in the reaction mixture integrated at room temperature, although the catalyst at elevated Temperature can be added if desired. The amount of catalyst can by a usual Professional without exercise of a further invention, as soon as he learns with the teachings this invention is provided. This amount is typically based on the desired actual cure rate, Working life and the like.

Ein zentrales Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines korpuskularen Füllmaterials mit sowohl länglichen als auch kugelförmigen leitfähigen Partikeln. Jede unterschiedliche Partikelform, die in einer geeigneten Menge enthalten ist, ist für die Verwirklichung des durch die Erfindung verliehenen Vorteils wichtig. Einerseits sind längliche Formen insofern sehr vorteilhaft, als ihre Verwendung zu einem verringerten Volumen eines relativ starren Füllmaterials in der Zusammensetzung (und im Precursor-Material) führen sollte, wenn sie zweckmäßig verteilt sind. Mit der Verwendung von länglichen Formen kommt leider auch die Gefahr einer Ausrichtung und folglich Steifigkeit, die die gewünschte Flexibilität und Formbarkeit gewöhnlich verringert. Obwohl die Integration von kugelförmigen Partikeln das Auftreten einer richtungsabhängigen Ausrichtung minimiert, ist andererseits die Leitung zwischen jeweiligen Kugeln im Wesentlichen punktweiser Art und hat die Anwesenheit einer viel größeren Menge an starrem Füllmaterial, um die Leitfähigkeit zu erreichen, als bei länglichen Partikeln zur Folge. Dies erhöht nicht nur die Menge an erforderlichem leitfähigem Metall, sondern verringert auch die Menge an Matrix-Material, was gewöhnlich die Formbarkeit und Flexibilität beeinträchtigt. Das Problem wird von der vorliegenden Erfindung gelöst. Es wird angenommen, dass der Einschluss von länglichen leitfähigen Partikeln in Kombination mit kugelförmigen leitfähigen Partikeln zu einer vorteilhaften Desorientierung von länglichen Partikeln führt, um die Formbarkeit und Flexibilität zu fördern. Das heißt, während längliche Partikel, die allein in Polymermatrizes integriert sind, sich gewöhnlich entlang einer einzelnen Achse orientieren, sind längliche Partikel, die in die Polymermatrizes in Gegenwart von kugelförmigen Partikeln integriert sind, gewöhnlich zufällig verteilt oder zumindest ausreichend wenig orientiert, dass das Verbundmaterial nicht in einem schädlichen Ausmaß versteift. Folglich werden die Formbarkeit und Flexibilität auf relativ hohen Niveaus gehalten. Dies wird bewerkstelligt, während trotzdem eine relativ kostengünstige, stark elektrisch leitfähige Zusammensetzung und ein Precursor-Material, aus dem eine solche Zusammensetzung hergestellt werden kann, erreicht werden.One central feature of the present invention is the use a corpuscular filling material with both elongated as well as spherical conductive Particles. Each different particle shape, in a suitable Quantity is included for the realization of the advantage conferred by the invention is important. On the one hand are elongated Shapes are very advantageous in that their use to a reduced volume a relatively rigid filler should result in the composition (and in the precursor material), if they are distributed appropriately are. With the use of elongated Unfortunately, forms also run the risk of alignment and consequently Stiffness, which is the desired flexibility and formability usually reduced. Although the integration of spherical particles is the occurrence a directional one Alignment minimizes, on the other hand, the line between each Balls essentially point-point type and has the presence of a much larger quantity on rigid filling material, about the conductivity to achieve, as in elongated Particles result. This increases not only the amount of conductive metal required but reduced also the amount of matrix material, which is usually the malleability and flexibility impaired. The problem is solved by the present invention. It will believed that the inclusion of elongated conductive particles in combination with spherical conductive Particles to a beneficial disorientation of elongated Particles leads, to promote formability and flexibility. That is, while elongated Particles integrated alone in polymer matrices usually follow each other Orientate a single axis, are elongated particles in the Integrated polymer matrices in the presence of spherical particles are, usually fortuitously distributed or at least sufficiently little oriented that the composite material is not in a harmful Extent stiffened. As a result, moldability and flexibility become relatively high levels held. This is done while still a relative cost, highly electrically conductive Composition and a precursor material from which such Composition can be achieved.

Die Verwendung von kugelförmigen Partikeln zusammen mit länglichen Partikeln führt ferner zu einer Zusammensetzung mit überlegener Maßgleichmäßigkeit und -stabilität im Vergleich zu Zusammensetzungen, die nur längliche Partikel verwenden. Die physikalischen Effekte der Orientierung von länglichen Partikeln gemäß der Erfindung sind beispielsweise signifikant. Längliche Partikel, die entlang einer einzelnen Achse orientiert sind, verursachen selektiv Steifigkeit entlang dieser Achse. Die Desorientierung von länglichen Partikeln verhindert eine verschlimmerte Versteifung entlang irgendeiner Achse und bricht statt dessen effektiv den Versteifungseffekt der länglichen Partikel auf und verteilt diesen gleichmäßig über die ganze Matrix, was zu Flexibilität beiträgt. Eine solche Desorientierung führt auch zu einer gleichmäßigeren elektrischen Leitfähigkeit und einem gleichmäßigeren spezifischen elektrischen Widerstand.The Use of spherical Particles together with elongated ones Particles leads furthermore, a composition with superior dimensional uniformity and stability compared to compositions that use only elongated particles. The physical effects of orientation of elongated Particles according to the invention are significant, for example. Elongated particles running along oriented on a single axis, selectively cause stiffness along this axis. The disorientation of elongated particles prevented a worsened stiffening along any axis and breaking instead effectively the stiffening effect of the elongated Particles on and spread this evenly over the whole matrix, resulting in flexibility contributes. Such a disorientation leads also to a more even electrical conductivity and a more even one specific electrical resistance.

Die vorstehend erwähnten Eigenschaften werden durch eine Verteilung eines Gemisches von kugelförmigen leitfähigen Partikeln und länglichen leitfähigen Partikeln in einer geeigneten Matrix erreicht. Dass die länglichen Partikel und kugelförmigen Partikel "im Wesentlichen gegenseitig vermischt" sind, soll für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bedeuten, dass die länglichen Partikel mehr oder weniger gleichmäßig unter den kugelförmigen Partikeln verteilt sind und umgekehrt. Diese Bedingung tritt gemäß der Erfindung nicht nur auf, wenn die Partikel miteinander in Abwesenheit eines Matrix-Materials oder Precursors davon vermischt werden, sondern auch, wenn die Partikel in diesem Material oder einem Precursor-Material enthalten sind. Durch Erreichen dieser Vermischung können die Vorteile der Erfindung verwirklicht werden. Es können natürlich lokale Schwankungen bestehen, wobei das korpuskulare Füllmaterial uncharakteristisch konzentriert oder spärlich ist, aber diese Stellen sollten in der Größe und Anzahl eingeschränkt sein, so dass die guten Eigenschaften, die durch die Praxis der Erfindung verliehen werden, nicht verloren gehen.The mentioned above Properties are characterized by a distribution of a mixture of spherical conductive particles and elongated ones conductive Reached particles in a suitable matrix. That the elongated Particles and spherical Particles "essentially are mixed together, should for the purposes of the present description mean that the elongated Particles more or less evenly under the spherical particles are distributed and vice versa. This condition occurs according to the invention not only when the particles are in the absence of one another Matrix material or precursors thereof are mixed, but Also, if the particles in this material or a precursor material are included. By reaching this mixing, the Advantages of the invention can be realized. Of course there can be local fluctuations, wherein the corpuscular filling material uncharacteristically concentrated or sparse, but these bodies should be in size and number limited so that the good qualities that come through the practice of Lent invention, not lost.

Der Begriff "Partikel" oder "korpuskular", wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine kleine, diskrete Menge von Stoff; obwohl diese Partikel kugelförmig oder länglich sind, müssen sie nicht vollständig symmetrisch sein und können tatsächlich an verschiedenen unterschiedlichen Stellen eine unregelmäßige Form aufweisen, solange die allgemeinen länglichen bzw. kugelförmigen Konfigurationen bewahrt werden. Typischerweise umfasst der Partikel einen Kern oder ein Substrat eines geeigneten Füllmaterials und darauf abgeschieden ein geeignet elektrisch leitfähiges Material. Die Form eines leitfähigen Partikels wird durch die Konfiguration eines solchen Kerns oder Substrats bestimmt. Folglich umfassen die länglichen Partikel einen Kern oder ein Substrat mit einer Länge, die größer ist als entweder die Breite oder Dicke. Es ist bevorzugt, dass der längliche Kern oder das längliche Substrat in Form eines Stabes oder einer Faser vorliegt. Ebenso umfassen die kugelförmigen leitfähigen Partikel einen kugelförmigen Kern oder ein kugelförmiges Substrat, der/das aus einem geeigneten Füllmaterial besteht, und eine Ablagerung eines elektrisch leitfähigen Materials auf dem Äußeren. Es ist bevorzugt, dass der kugelförmige Kern oder das kugelförmige Substrat kugelförmig oder im Wesentlichen kugelförmig, beispielsweise ein kugelförmiges oder im Wesentlichen kugelförmiges Kügelchen, ist.Of the Term "particle" or "particulate" as used herein refers to a small, discrete amount of substance; Although these Particle spherical or oblong are, must they are not complete be symmetrical and can indeed in different different places an irregular shape as long as the general elongated or spherical configurations be preserved. Typically, the particle comprises a core or a substrate of a suitable filling material and deposited thereon a suitably electrically conductive material. The shape of a conductive Particles is created by configuring such a kernel or Substrate determined. As a result, the elongated particles comprise a core or a substrate with a length, which is bigger as either the width or thickness. It is preferred that the elongated Core or the elongated one Substrate in the form of a rod or a fiber is present. As well include the spherical ones conductive Particles a spherical Core or a spherical one Substrate, which consists of a suitable filling material, and a Deposition of an electrically conductive material on the exterior. It is preferred that the spherical Core or the spherical one Substrate spherical or substantially spherical, for example, a spherical or substantially spherical beads is.

Die länglichen Partikel sind ein beliebiges geeignetes Füllmaterial und sind typischerweise Fasern einer anorganischen Substanz. Ebenso sind die kugelförmigen Partikel ein beliebiges geeignetes Füllmaterial; sie sind typischerweise Kügelchen einer anorganischen Substanz. Der Kern oder das Substrat jedes elektrisch leitfähigen Partikels ist geeigneterweise ein anorganisches nicht metallisches Material. Dies kann ein beliebiges eines breiten Bereichs von Materialien sein, die Eigenschaften und physikalische Eigenschaften aufweisen, die mit dem Erreichen der Ziele dieser Erfindung konsistent sind. In diesem Zusammenhang ist es selbstverständlich, dass "nicht metallische" Eigenschaften und physikalische Eigenschaften gezeigt werden. Geeignete Materialien zeigen typischerweise nicht elektrisch leitfähige Eigenschaften. Folglich sind diese Materialien typischerweise Glä ser, Keramiksubstanzen und natürlich vorkommende Mineralsubstanzen. Das Folgende sind Beispiele der vorangehenden Materialien: Oxide, wie z. B. Bauxit, Korund, Ilmenit, Brookit, Anatas, Rutil und Magnetit, und Hydroxide, wie z. B. Brucit, Sulfide, wie z. B. Galenit, Pyrit, Chalkopyrit und Sphalerit; Halogenide, wie z. B. Natriumchlorid, Sylvit und Fluorit; Carbonate, wie z. B. Calcit, Magnesit und Siderit, Nitrate, wie z. B. Natriumnitrat, und Borate, wie z. B. Borax und Kernit; Sulfate, Chromate und Molybdate, wobei Beispiele Celestit, Anhydrit und Gips sind; und Phosphate, wie z. B. Bivianit, Apatit und Pyromorphit, Arsenate, wie z. B. Erythrit, und Vanadate, wie z. B. Bavanadinit. Zusätzliche Beispiele von geeigneten Materialien werden zweckmäßigerweise folgendermaßen in Kategorien klassifiziert: die Tectosilikate, einschließlich der Siliciumdioxid-Gruppe, der Feldspat-Gruppe, der Feldspatoid-Gruppe, der Zeolith-Gruppe; die Philosilikate, einschließlich Kaolinit, Talkum und Vermiculit, und der Glimmergruppe, beispielsweise Muscovit, Phlogovit und Biotit; die Inosilikate, einschließlich der Amphibol-Gruppe, beispielsweise der Cummingtonit-Serie, der Pyroxen-Gruppe, einschließlich der Hypersthen-Serie, beispielsweise Spodumen, und der Pyroxenoid-Gruppe; die Cyclosilikate, einschließlich Beryl und Turmalin; die Sorosilikat-Gruppe, beispielsweise Vesuvian; die Neosilikate, einschließlich der Olivin-Serie, wie z. B. Magnesiumeisensilikat, und auch einschließlich Willemit; die Aluminiumsilikat-Gruppe; die Granat-Gruppe, und Silikate mit Zwischenstruktur, wie z. B. Prehnit, Chrysokoll und Dumortierit. Es ist selbstverständlich, dass synthetische sowie natürlich vorkommende, anorganische, nicht metallische Materialien für die Ausführung der Erfindung geeignet sind.The elongate particles are any suitable filler material and are typically inorganic substance fibers. Likewise, the spherical particles are any suitable filler material; they are typically beads of an inorganic substance. The core or substrate of each electrically conductive particle is suitably an inorganic non-metallic material. This may be any of a wide range of materials having properties and physical properties consistent with achieving the objects of this invention. In this context, it is understood that "non-metallic" properties and physical properties are shown. Suitable materials typically exhibit non-electrically conductive properties. Consequently, these materials are typically glasses, ceramics and naturally occurring mineral substances. The following are examples of the foregoing materials: oxides, such as. B. bauxite, corundum, ilmenite, brookite, anatase, rutile and magnetite, and hydroxides, such as. B. brucite, sulfides, such as. Galena, pyrite, chalcopyrite and sphalerite; Halides, such as. Sodium chloride, sylvite and fluorite; Carbonates, such as. As calcite, magnesite and siderite, nitrates, such as. As sodium nitrate, and borates, such as. Borax and kernite; Sulfates, chromates and molybdate, examples being celestite, anhydrite and gypsum; and phosphates, such as. B. bivianite, apatite and pyromorphite, arsenates such. As erythritol, and vanadates, such as. B. Bavanadinite. Additional examples of suitable materials are conveniently classified into categories as follows: the tectosilicates, including the silica group, the feldspar group, the feldsparoid group, the zeolite group; the philosilicates, including kaolinite, talc and vermiculite, and the mica group, for example, muscovite, phlogovite and biotite; the inosilicates, including the amphibole group, for example the cummingtonite series, the pyroxene group, including the hypersthene series, for example spodumene, and the pyroxenoid group; the cyclosilicates, including beryl and tourmaline; the sorosilicate group, for example, Vesuvian; the neosilicates, including the olivine series, such as. Magnesium iron silicate, and also including willemite; the aluminum silicate group; the garnet group, and silicates with intermediate structure, such. Prehnite, chrysocolla and dumortierite. It goes without saying that synthetic as well as naturally occurring, inorganic, not metallic materials are suitable for carrying out the invention.

Der längliche Kern oder das längliche Substrat ist typischerweise eine Faser. Seine Verarbeitung kann häufig ohne die strengeren Bedingungen durchgeführt werden, die häufig mit der Zusammenballung verbunden sind. Andererseits ist der kugelförmige Kern oder das kugelförmige Substrat typischerweise ein Kügelchen. Um ein Material zusammenzuballen, ist häufig seine Erhitzung auf ziemlich hohe Temperaturen erforderlich und bei solchen Temperaturen können einige der vorangehenden Materialien, beispielsweise einige unter den Hydroxiden, Sulfiden, Halogeniden, Carbonaten, Nitraten und Sulfaten, in Oxide umgewandelt werden. Folglich kann die Zusammenballung dieser Materialien nur mit Sorgfalt, falls überhaupt, durchgeführt werden.Of the elongated Core or the elongated one Substrate is typically a fiber. Its processing can often without The more stringent conditions are often used the aggregation are connected. On the other hand, the spherical core or the spherical one Substrate typically a bead. Frequently its heating up is pretty much to aggregate a material high temperatures are required and at such temperatures may be some the preceding materials, for example some of the hydroxides, Sulfides, halides, carbonates, nitrates and sulfates, in oxides being transformed. Consequently, the aggregation of these materials only with care, if any, carried out become.

In Ausführungsformen, in denen der leitfähige Partikelkern oder das leitfähige Partikelsubstrat Glas ist, ist es typisch, Kalkglas, eine Soda-Kalk-Silikatglas-Zusam mensetzung, die auf dem Fachgebiet bekannt ist, zu verwenden. Der Kern oder das Substrat kann jedoch auch geeigneterweise aus Titanglas oder einem anderen stärker feuerfesten Glas für Anwendungen, die spezielle Eigenschaften wie z. B. Wärmebeständigkeit, niedriger Alkaligehalt und dergleichen erfordern, bestehen.In Embodiments, in which the conductive Particle core or the conductive Particulate substrate is glass, it is typical lime glass, a soda lime silicate glass composition, which is known in the art. The core or However, the substrate may also be suitably made of titanium glass or stronger for another fireproof glass for Applications that have special properties such. B. heat resistance, low alkali content and the like.

Im Allgemeinen muss ein anorganisches nicht metallisches Material, das zur Verwendung als Partikelkern oder Ersatz ausgewählt wird, derart sein, dass die Partikel unter Verarbeitungsbedingungen, denen das Precursor-Material dieser Erfindung bei der Herstellung eines elektrisch leitfähigen Körpers daraus unterzogen wird, nicht erweichen oder sich merklich in der Form verzerren.in the Generally, an inorganic non-metallic material, which is selected for use as a particle core or replacement, be such that the particles under processing conditions, which the precursor material of this invention in the manufacture of a electrically conductive body be subjected to it, not soften or noticeable in the Distort shape.

Die Partikel aus anorganischem nicht metallischen Material werden in einer beliebigen geeigneten Weise hergestellt. Als Beispiel ist ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von geeigneten Fasern durch Strangpressen durch Spinndüsen. Als weiteres Beispiel besteht ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von Glaskügelchen darin, zerstoßene Glaspartikel in ein vertikal angeordnetes Zugrohr einzuführen. Das Rohr besitzt eine Wärmequelle nahe seinem unteren Ende, normalerweise eine gut verteilte Gasflamme, die durch eine Reihe von Brennern erzeugt wird. Wenn die Verbrennungsgase aufsteigen, strömen sie in eine Expansionskammer und führen die Glaspartikel, die weich werden, mit sich, so dass die Partikel durch Oberflächenspannung zu einer Kugelform geformt werden. Die Kügelchen werden dann gekühlt und gesammelt. Verschiedene Kügelchenherstellungssysteme sind beispielsweise im US-Patent Nrn. 3 279 905, am 18. Oktober 1956 Thomas K. Wood et al. erteilt, 3 887 914, am 15. April 1975 Ib Von Irgensbergh erteilt, 3 887 918, am 15. April 1975 Thomas A Cerbo erteilt, 3 907 537, am 23. September 1975 Ib Von Irgensbergh erteilt, und 4 046 548, am 6. September 1977 Thomas K. Wood et al. erteilt, im Einzelnen erörtert.The Particles of inorganic non-metallic material are in made in any suitable manner. As an example a suitable method for the production of suitable fibers by extrusion through spinnerets. As another example, there is a suitable method of preparation of glass beads in it, crushed To introduce glass particles into a vertically arranged draft tube. The Pipe has a heat source near its lower end, usually a well-distributed gas flame, which is produced by a series of burners. When the combustion gases ascend, stream They move into an expansion chamber and carry the glass particles become soft, with it, leaving the particles by surface tension be formed into a spherical shape. The beads are then cooled and collected. Various bead preparation systems For example, U.S. Patent Nos. 3,279,905 and 18 October 1956 Thomas K. Wood et al. issued, 3,887,914, April 15, 1975 Ib issued by Irgensbergh, 3 887 918, April 15, 1975 Thomas A Cerbo issued, 3,907,537, on September 23, 1975 Ib Von Irgensbergh and 4,046,548, September 6, 1977 Thomas K. Wood et al. granted, discussed in detail.

Die Beschichtung der anorganischen nicht metallischen Partikel wird geeigneterweise durch zahlreiche auf dem Fachgebiet bekannte Mittel bewirkt. Die Silberbeschichtung wird beispielsweise durch Fluidisierung über trockene oder nasse Verfahren, durch stromloses Plattieren und dergleichen aufgebracht. Siehe beispielsweise US-Patent Nr. 4 777 205, LaScola erteilt, Nr. 4 822 523, Prud'Homme erteilt, Nr. 4 836 955, Ehrreich erteilt, 5 075 038, Cole et al. erteilt, und Nr. 5 227 093, Cole et al. erteilt; US-Patent Nr. 5 229 037, Tanaka et al. erteilt; und US-Patent Nr. 3 635 824, Raymond G. Brandes et al. erteilt.The Coating of the inorganic non-metallic particles is suitably by numerous means known in the art causes. The silver coating, for example, by fluidization over dry or wet processes, electroless plating and the like applied. See, for example, U.S. Patent No. 4,777,205, La Scola issued, No. 4,822,523, Prud'Homme No. 4,836,955 issued to Ehrreich, 5,075,038 to Cole et al. and No. 5,227,093, Cole et al. issued; US Pat. No. 5 229 037, Tanaka et al. issued; and U.S. Patent No. 3,635,824, Raymond G. Brandes et al. granted.

Wie vorstehend angegeben, wird jede Art von korpuskularem Füllstoff leitfähig gemacht, indem eine Schicht einer wirksamen Menge an leitfähigem Material darauf abgeschieden wird. Das leitfähige Material ist eine beliebige geeignete leitfähige Substanz und kann beispielsweise ein Metall, eine Metalllegierung oder eine andere Metall enthaltende Substanz sein. Folglich ist das elektrisch leitfähige Material vorzugsweise ein Edelmetall oder ein anderes leitfähiges Metall, eine Legierung von zwei oder mehr dieser Metalle oder eine elektrisch leitfähige Verbindung, ein elektrisch leitfähiges Polymer oder eine andere Substanz, die ein oder mehrere solcher Metalle enthält. Besonders bevorzugt sind Edelmetalle, wie z. B. Gold, Silber, Platin, Palladium, sowie andere leitfähige Metalle, wie z. B. Nickel, Eisen, Kupfer, Zink, Chrom, Kobalt und Aluminium.As As noted above, any type of particulate filler will be used conductive made by applying a layer of an effective amount of conductive material is deposited on it. The conductive material is any suitable conductive Substance and may, for example, a metal, a metal alloy or another metal-containing substance. Consequently, it is the electrically conductive Material preferably a noble metal or another conductive metal, an alloy of two or more of these metals or an electric one conductive Compound, an electrically conductive Polymer or other substance containing one or more of such Contains metals. Particularly preferred are precious metals, such as. Gold, silver, platinum, Palladium, as well as other conductive Metals, such as As nickel, iron, copper, zinc, chromium, cobalt and Aluminum.

Gemäß dem Vorangehenden sind die leitfähigen kugelförmigen Partikel vorzugsweise mit leitfähigem Metall beschichtete Glaskügelchen, insbesondere mit Silber beschichtete Glaskügelchen, die eine im Wesentlichen kugelförmige Form aufweisen. Typischerweise besitzen die kugelförmigen Partikel, einschließlich der äußeren Schicht aus leitfähigem Material, eine Größe von etwa 10 Mikrometer bis 100 Mikrometer im mittleren Durchmesser. Solche Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 30 Mikrometer bis 70 Mikrometer sind besonders bevorzugt.According to the preceding are the conductive ones spherical Particles preferably with conductive metal coated glass beads, in particular silver-coated glass beads containing a substantially spherical Have shape. Typically, the spherical particles have including the outer layer made of conductive Material, a size of about 10 microns to 100 microns in average diameter. Such Particles with a mean diameter of 30 microns to 70 Micrometers are particularly preferred.

Die kugelförmigen Partikel werden im Allgemeinen mit einem leitfähigen Material in einer Menge von 8 Gewichtsprozent bis 24 Gewichtsprozent, vorzugsweise in einer Menge von 12 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent, beschichtet.The spherical Particles generally come with a conductive material in an amount from 8% to 24% by weight, preferably in one Amount of 12% by weight to 20% by weight, coated.

Ebenso sind die mit leitfähigem Metall beschichteten länglichen Partikel, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, vorzugsweise mit leitfähigem Metall beschichtete Glasfasern. Typischerweise weisen die länglichen Partikel, einschließlich der äußeren Schicht aus leitfähigem Material, einen Durchmesser von 1 Mikrometer bis 50 Mikrometer, vorzugsweise von 10 Mikrometer bis 20 Mikrometer und am meisten bevorzugt von 16 Mikrometer auf. Die länglichen Partikel weisen eine Länge von 4 × 10–4 m bis 16 × 10–4 m (1/64 Inch bis 1/16 Inch) auf, wobei 8 × 10–4 m (1/32 Inch) bevorzugt ist. Besonders bevorzugte längliche Partikel weisen einen Durchmesser von 16 Mikrometer und eine Länge von 8 × 10–4 m (1/32 Inch) auf. Im Durchschnitt weisen die länglichen Partikel ein Längenverhältnis von 40:1 bis 320:1 auf, wobei ein Längenverhältnis von mehr als 80:1 bevorzugt ist.Likewise, the conductive metal coated elongated particles useful in the present invention are preferably conductive metal coated glass fibers. Typically, the elongated particles, including the outer layer of conductive material, have a diameter of from 1 micron to 50 microns, preferably from 10 microns to 20 microns, and most preferably 16 microns. The elongate particles have a length of 4 × 10 -4 m to 16 × 10 -4 m (1/64 inch to 1/16 inch), with 8 × 10 -4 m (1/32 inch) being preferred. Especially preferred elongated particles have a diameter of 16 microns and a length of 8 x 10 -4 m (1/32 inch). On average, the elongate particles have an aspect ratio of 40: 1 to 320: 1, with an aspect ratio greater than 80: 1 being preferred.

Die länglichen Partikel können durch beliebige bekannte Mittel mit einem leitfähigen Material beschichtet oder überzogen werden, vorzugsweise Metallen, wie vorstehend beschrieben. Die Menge der Metallbeschichtung auf den länglichen Partikeln variiert von 15 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 20 Gewichtsprozent bis 27 Gewichtsprozent. In bestimmten sehr bevorzugten Ausführungsformen sind die länglichen Partikel mit Silber beschichtete Glasfasern, wobei Silber in einer Menge von 15 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent und am meisten bevorzugt von 20 Gewichtsprozent bis 27 Gewichtsprozent zu finden ist.The elongated Particles can Coated by any known means with a conductive material or coated are, preferably metals, as described above. The amount the metal coating on the elongated Particles varies from 15% to 30% by weight, preferably from 20% to 27% by weight. In particular very preferred embodiments are the elongated ones Particles with silver coated glass fibers, wherein silver in one Amount of 15% by weight to 30% by weight and most preferably from 20% to 27% by weight.

Die vorstehend erwähnten Komponenten des korpuskularen Füllstoffs werden (a) in einer zusammengesetzten Menge und (b) in Mengen relativ zueinander verwendet, so dass die vorstehend erörterten Eigenschaften sichergestellt werden. Insbesondere ist die Menge an Füllstoff derart, dass die gewünschte gute Leitfähigkeit verwirklicht werden kann. Typischerweise liegt das leitfähige Material in einer Menge vor, die ausreicht, damit die Zusammensetzung einen spezifischen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 20 mOhm·cm aufweist. Es ist wichtig, dass dies unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Füllstoffs bewerkstelligt wird, der größtenteils ein anorganisches Material ist, das weniger kostspielig ist und das weniger dicht ist als ein Füllstoff, der hauptsächlich metallisch ist. Gleichzeitig sind die relativen Mengen von kugelförmigen bzw. länglichen leitfähigen Partikeln derart, dass die sie enthaltende Zusammensetzung angemessen flexibel ist.The mentioned above Components of the particulate filler are (a) in an assembled amount and (b) in relative amounts used to each other, so that the properties discussed above ensured become. In particular, the amount of filler is such that the desired good conductivity can be realized. Typically, the conductive material is located in an amount sufficient to make the composition one resistivity of not more than 20 mOhm · cm. It is important that this is done using an electrically conductive filler most of the work is done is an inorganic material that is less expensive and which is less dense than a filler, the main one is metallic. At the same time, the relative amounts of spherical or elongated conductive Particles such that the composition containing them is adequate is flexible.

Wie zu erkennen ist, ist es unpraktisch, ein streng numerisches Maß der gesamten Wirksamkeit der Erfindung beim Bewahren der Flexibilität in dem für die elektrisch leitfähige Zusammensetzung erforderlichen Ausmaß, um bei der gewünschten Anwendung erfolgreich zu arbeiten, gegenüber der Flexibilität des Materials, wenn es nicht mit leitfähigem korpuskularem Füllstoff beladen ist, bereitzustellen. Was annehmbar ist, variiert von einer Anwendung zur anderen, usw. Nachdem dies gesagt ist, ist es trotzdem klar, dass die elektrisch leitfähige Zusammensetzung die erforderliche minimale Menge an Flexibilität aufweisen muss, damit sie in der Praxis geeignet ist. Die Erfindung ermöglicht das Erreichen dieser minimalen Menge an Flexibilität. Da sich diese Menge in Abhängigkeit von den Verwendungsumständen ändert und nicht als ein allgemeiner numerischer Parameter ausgedrückt werden kann, soll die Bedingung des Aufweisens von Flexibilität in zumindest der erforderlichen minimalen Menge hierin als "effektiv flexibel" bezeichnet werden. Ein üblicher Fachmann wird in der Lage sein (ohne übermäßige Experimentierung oder weitere Erfindung), zumindest empirisch die minimale Flexibilität zu identifizieren, die unter irgendeinem speziellen Satz von Umständen erforderlich ist, und wird folglich leicht den Begriff "effektiv flexibel" verstehen. Insbesondere reicht die Menge an korpuskularem Füllstoff aus, um eine gute Leitfähigkeit (wie indirekt durch den Widerstand gemessen) zu verwirklichen, vermindert jedoch nicht signifikant die Flexibilität gegenüber jener des Matrix-Materials allein (indirekt durch die Durometer-Härte oder durch andere Messungen der physikalischen und strukturellen Integrität gemessen). Der leitfähige Füllstoff kann in einer beliebigen zusammengesetzten Menge enthalten sein, die für eine gewünschte Anwendung geeignet ist. Sobald er im Besitz der Lehren hierin ist, kann ein üblicher Fachmann eine solche Menge als Routineangelegenheit und ohne den Bedarf für eine Innovation, Erfindung oder dergleichen bestimmen.As it is impractical, a strictly numerical measure of the whole Effectiveness of the invention while maintaining flexibility in the for the electrically conductive Composition required to reach the desired level Application to work successfully, versus the flexibility of the material, if not with conductive corpuscular filler is loaded to provide. What is acceptable varies from one Application to another, etc. After this is said, it is still clear that the electrically conductive Composition have the required minimum amount of flexibility must be in order for it to be suitable in practice. The invention makes this possible Achieve this minimal amount of flexibility. Because this amount is dependent changes from the usage circumstances and can not be expressed as a general numerical parameter can, should the condition of having flexibility in at least the required minimum amount herein as "effectively flexible". A common one Professional will be able to do this (without undue experimentation or another invention), at least empirically to identify the minimum flexibility, which is required under any particular set of circumstances, and will therefore easily understand the term "effectively flexible". In particular, the Amount of corpuscular filler out to a good conductivity (as measured indirectly by the resistance), diminished however, not significantly the flexibility over that of the matrix material alone (indirectly by the durometer hardness or by other measurements physical and structural integrity measured). The conductive filler may be included in any compounded amount the for a desired one Application is suitable. Once in possession of the teachings herein, can be a common one Professional such a lot as a routine matter and without the Need for determine an innovation, invention or the like.

Wenn ein Gemisch von leiffähigen länglichen und kugelförmigen Partikeln als Füllmaterial für die Zusammensetzungen der Erfindung verwendet wird, wurde unerwartet festgestellt, dass die leitfähigen länglichen Partikel und leitfähigen kugelförmigen Partikel in gewissen Mengen relativ zueinander vorliegen müssen, so dass die mit leitfähigem Material beschichteten Partikel in einer elektrisch leitfähigen Beziehung stehen, während der erforderliche Grad an Flexibilität der Matrix immer noch beibehalten wird. Das Verhältnis von länglichen (beispielsweise auf Faserbasis Partikeln zu kugelförmigen (beispielsweise auf Kügelchenbasis) Partikeln wird ausgewählt, um die Zusammensetzung zuzuschneiden, um die gewünschte Flexibilität sicherzustellen. Die Beziehung zwischen den leitfähigen länglichen und leiffähigen kugelförmigen Partikeln wird als Gewichtsverhältnis ausgedrückt, das von 1:1 bis 4:1, vorzugsweise 2:1 bis 4:1, bevorzugter 3:1 variiert.If a mixture of leiffähigen elongated and spherical Particles as filling material for the Compositions of the invention used became unexpected found that the conductive elongated particles and conductive spherical Particles must be present in certain amounts relative to each other, so that those with conductive Material coated particles in an electrically conductive relationship stand while still maintain the required degree of flexibility of the matrix becomes. The relationship of oblong (For example, on a fiber basis particles to spherical (for example on a bead basis) Particles are selected to trim the composition to ensure the desired flexibility. The Relationship between the conductive elongated and executable spherical Particles is called the weight ratio expressed which varies from 1: 1 to 4: 1, preferably 2: 1 to 4: 1, more preferably 3: 1.

Die gesamte leitfähige Beladung der Zusammensetzungen der Erfindung ist auch sehr wichtig. Elektrisch leitfähige Zusammensetzungen, die nur kugelförmige Partikel als Füllstoff des Materials enthalten, stellen einen guten spezifischen elektrischen Widerstand (mit niedrigem Wert) bereit. Die Flexibilität der Matrix, wie durch hohe Durometer-Härtewerte widergespiegelt, ist jedoch niedrig und für viele Anwendungen nicht erwünscht. Um einen guten spezifischen elektrischen Widerstand nur mit kugelförmigen Partikeln als Füllmaterial zu erreichen, sind überdies ziemlich hohe gesamte leitfähige Beladungen erforderlich. Gesamte leitfähige Beladungen unterhalb 69 Gewichtsprozent, die nur kugelförmige Partikel als leitfähiges Material verwenden, verleihen beispielsweise keine angemessene Leitfähigkeit. Überraschenderweise wurde jedoch festgestellt, dass, wenn ein Gemisch von länglichen und kugelförmigen Partikeln in leitfähiger Beziehung verwendet wird, gute Werte des spezifischen elektrischen Widerstandes mit niedrigeren gesamten leitfähigen Beladungen erhalten werden können, als es ansonsten als erforderlich erachtet werden würde, wenn nur kugelförmige Partikel für ein leitfähiges Kügelchen-Füllmaterial verwendet werden. Die gesamte leitfähige Beladung für die Zusammensetzungen der Erfindung ist 40 Gewichtsprozent bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise 50 Gewichtsprozent bis 60 Gewichtsprozent und bevorzugter 50 Gewichtsprozent bis 55 Gewichtsprozent. Es ist selbstverständlich, dass das Vorangehende zu Kosteneinsparungen und einem niedrigeren spezifischen Gewicht führen kann.The entire conductive Loading the compositions of the invention is also very important. Electrically conductive Compositions containing only spherical particles as filler contain a good specific electrical Resistance (low value) ready. The flexibility of the matrix, how due to high durometer hardness values however, is low and undesirable for many applications. Around a good electrical resistivity only with spherical particles as filler to reach are also pretty high overall conductive Loads required. Total conductive loads below 69 Weight percent, the only spherical Particles as conductive For example, using material does not confer adequate conductivity. Surprisingly However, it was found that when a mixture of elongated and spherical Particles in conductive Relationship is used, good specific electric values Resistance can be obtained with lower total conductive loads can, otherwise deemed necessary if only spherical Particles for a conductive one Bead filler be used. The total conductive loading for the compositions of the invention is from 40% to 70% by weight, preferably 50 percent by weight to 60 percent by weight, and more preferably 50 percent by weight up to 55% by weight. It goes without saying that the previous one for cost savings and a lower specific weight to lead can.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Zusammensetzungen bereitzustellen, die überlegene Eigenschaften aufweisen, unter anderem einschließlich guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Flexibilität. Die elektrische Leitfähigkeit kann hinsichtlich des spezifischen elektrischen Widerstandes gemessen werden, wobei ein niedriger spezifischer elektrischer Widerstand auf eine hohe elektrische Leitfähigkeit hinweist und umgekehrt. Die Flexibilität kann als Durometer-Härte gemessen werden, wobei niedrigere Durometer-Werte flexibleren, weniger steifen Verbundstoffen entsprechen.The The aim of the present invention is to provide compositions to provide the superior Have properties including, among others, good electrical conductivity and good flexibility. The electrical conductivity can be measured in terms of electrical resistivity be, with a low specific electrical resistance on a high electrical conductivity indicates and vice versa. The flexibility can be measured as durometer hardness with lower durometer values becoming more flexible, less rigid Compounds correspond.

Elektrisch leitfähige Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen einen ausgezeichneten anfänglichen spezifischen elektrischen Widerstand, typischerweise in einem Bereich von 10 mΩ·cm bis zu, jedoch nicht einschließlich 200 mΩ·cm bei einer mittleren Durometer-Härte von 50 bis 70 auf der "D"-Skala. In bestimmten guten Ausführungsformen weist die elektrisch leitfähige Zusammensetzung einen spezifischen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 20 mΩ·cm und eine mittlere Durometer-Härte von nicht mehr als 70 auf der "D"-Skala auf. Andere gute Zusammensetzungen zeigen einen ähnlichen spezifischen elektrischen Widerstand bei einer mittleren Durometer-Härte, die 8% bis 30% geringer ist als das flexible Matrix-Material, das nur kugelförmige Partikel enthält, die ausreichen, um einen spezifischen elektrischen Widerstand bereitzustellen, der zu jenem der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vergleichbar ist.electrical conductive Compositions according to the present invention Invention show an excellent initial specific electrical Resistance, typically in the range of 10 mΩ · cm to too, but not inclusive 200 mΩ · cm at a medium durometer hardness from 50 to 70 on the "D" scale. In particular good embodiments has the electrically conductive Composition a specific electrical resistance of not more than 20 mΩ · cm and a medium durometer hardness of not more than 70 on the "D" scale. Other good compositions show a similar specific electrical Resistance at an average durometer hardness that is 8% to 30% lower is considered the flexible matrix material that only spherical particles contains sufficient to provide a specific electrical resistance, which is comparable to that of the compositions of the present invention is.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Precursor-Material günstige rheologische Eigenschaften besitzt. Folglich weist es ausreichend Fließfähigkeit oder andere Verformbarkeit auf, damit es nach Bedarf geformt werden kann, um die Gestaltung der elektrisch leitfähigen Zusammenset zung zu einer gewünschten Form zu ermöglichen. Das Precursor-Material liegt typischerweise in Form einer Paste vor, kann jedoch auch in bestimmten Ausführungsformen eine Flüssigkeit sein.One Another important advantage of the invention is that the Precursor material favorable has rheological properties. Consequently, it is sufficient flowability or other deformability to be shaped as needed In order to make the design of the electrically conductive composition to a desired To allow shape. The precursor material is typically in the form of a paste, however, it may also be a liquid in certain embodiments be.

Es ist nicht praktisch, ein streng numerisches Maß dessen, ob ein Precursor-Material formbar oder statt dessen auch viskos, steif oder anderweitig unnachgiebig ist, bereitzustellen. Wie zu erkennen ist, variiert das, was annehmbar ist, von einer Anwendung zur anderen usw. Es ist jedoch ersichtlich, dass ein üblicher Fachmann für irgendeinen speziellen Satz von Bedingungen wissen wird, ob ein spezielles Precursor-Material eine geeignete Formbarkeit aufweist oder nicht. Die Praxis der Erfindung ermöglicht das Erreichen einer solchen Formbarkeit. Für die Zwecke der Einfachheit im Ausdruck soll die Bedingung des Aufweisens einer ausreichenden Formbarkeit, damit das Precursor-Material nach Wunsch konfiguriert werden kann, dann hierin als "effektiv formbar" bezeichnet werden. Ein üblicher Fachmann wird in der Lage sein (ohne übermäßige Experimentierung oder weitere Erfindung), zumindest empirisch die minimale Formbarkeit zu identifizieren, die unter irgendeinem speziellen Satz von Bedingungen erforderlich ist, und wird folglich den Begriff "effektiv formbar" leicht verstehen.It is not practical, a strictly numerical measure of whether a precursor material is malleable or instead, viscous, stiff or otherwise unyielding is to provide. As can be seen, that varies, which is acceptable from one application to another, etc. However, it is obvious that a common professional for any special set of conditions will know if a specific precursor material a has suitable formability or not. The practice of the invention allows the achievement of such moldability. For the purpose of simplicity In the expression, the condition is to have sufficient Moldability to allow the precursor material to be configured as desired can be, then referred to herein as "effective malleable " become. A common one Professional will be able to do this (without undue experimentation or further invention), at least empirically the minimal formability to identify under any specific set of conditions is required and will therefore easily understand the term "effectively malleable".

BEISPIELEEXAMPLES

Die folgenden Beispiele dienen zum Vorsehen einer weiteren Einschätzung der Erfindung, sollen jedoch in keiner Weise ihren effektiven Schutzbereich einschränken. Die physikalischen Eigenschaften wurden bei Raumtemperatur gemessen, wenn nicht anders angegeben oder aus dem Zusammenhang klar ist.The The following examples serve to provide a further assessment of the Invention, but in no way their effective scope limit. The physical properties were measured at room temperature unless otherwise stated or clear from the context.

Materialien und Verfahrenmaterials and procedures

Bestimmte der nachstehend beschriebenen Beispiele demonstrieren die Erfindung und beinhalten daher die Verwendung von sowohl kugelförmigen leitfähigen Partikeln als auch länglichen leitfähigen Partikeln. Andere der Beispiele demonstrieren Kontrollausführungsformen, in denen entweder kugelförmige oder längliche leitfähige Partikel, aber nicht beide, verwendet wurden.Certain The examples described below demonstrate the invention and therefore involve the use of both spherical conductive particles as well as elongated ones conductive Particles. Other of the examples demonstrate control embodiments, in which either spherical or oblong conductive Particles, but not both, were used.

Für alle folgenden Beispiele wurden die physikalischen Eigenschaften, wie z. B. anfänglicher spezifischer elektrischer Widerstand und Härte, an Streifen gemessen, die aus Dichtungen geschnitten wurden, die aus der elektrisch leitfähigen Zu sammensetzung der vorliegenden Erfindung bestanden.For all following Examples were the physical properties, such. B. initial specific electrical resistance and hardness, measured on strips, which have been cut from seals made of the electrically conductive composition of the present invention.

Mehrere unterschiedliche Klassen von mit Silber bedeckten Glaskügelchen wurden als kugelförmige leitfähige Partikel in den Beispielausführungsformen verwendet. Diese waren die Klassennummern S-3000-S2, S-3000-S4, S-3000-S5 und S-2530-S4, die alle von Potters Industries, Inc., kommerziell erhältlich sind. Die Partikel der Serie S-3000 umfassen Glaskügelchen mit einem mittleren Durchmesser von 30 μ, während die Partikel der Serie S-2530 Glaskügelchen mit einem mittleren Durchmesser von 66 μ umfassen. Die Silberbeschichtung auf den Glaskügelchen war 8, 16 bzw. 20 Gewichtsprozent für die Klassen S-3000-S2, S-3000-S4 bzw. S-3000-S5. Der Silber-Gewichtsprozentgehalt für S-2530-S4 war 16 Gewichtsprozent.Several different classes of silver-covered glass beads were called spherical conductive particles in the example embodiments used. These were the class numbers S-3000-S2, S-3000-S4, S-3000-S5 and S-2530-S4, all from Potters Industries, Inc., are commercially available. The S-3000 Series particles include medium-sized glass beads Diameter of 30 μ, while the particles of the series S-2530 glass beads with a middle Diameter of 66 μ. The silver coating on the glass beads was 8, 16 and 20 percent by weight, respectively for the Classes S-3000-S2, S-3000-S4 or S-3000-S5. The silver weight percentage for S-2530-S4 was 16% by weight.

Mit Silber beschichtete Glasfasern wurden als leitfähige längliche Partikel in den Beispielausführungsformen verwendet. Die verwendeten beschichteten Fasern waren Fibertec-Partikel T-3082, T-3032 und T3016, die alle von Potters Industries Inc. kommerziell erhältlich sind. Die beschichteten Fasern T-3082 und T-3032 besitzen einen Durchmesser von 16 μ und die Partikel T-3016 einen Durchmesser von 10 μ. Die beschichteten Fasern T-3016 besitzen eine Länge von 16 × 10–4 m (1/16 Inch) und die beschichteten Fasern T-3082 eine Länge von 4 × 10–4 m (1/32 Inch). Die Rohdichte von T-3032 war von jener von T-3082 verschieden. Die Fasern hatten ein Längenverhältnis von etwa 50:1 bis etwa 160:1.Silver coated glass fibers were used as conductive elongate particles in the example embodiments. The coated fibers used were Fibertec Particles T-3082, T-3032 and T3016, all of which are commercially available from Potters Industries Inc. The coated fibers T-3082 and T-3032 have a diameter of 16 μ and the particles T-3016 have a diameter of 10 μ. The coated fibers T-3016 having a length of 16 × 10 -4 m (1/16 inch) and the coated fibers T-3082 has a length of 4 x 10 -4 m (1/32 inch). The bulk density of T-3032 was different from that of T-3082. The fibers had an aspect ratio of about 50: 1 to about 160: 1.

Die getesteten Dichtungen wurden durch Vermischen von Proben von Silikonkautschuk SE-6370 und SE-6350, wie von General Electric Co. erhältlich, mit mit Silber beschichteten Glasfasern und/oder mit Silber beschichteten Kügelchen, wie vorstehend beschrieben, hergestellt. Ein härtender Organoperoxid-Katalysator, nämlich Dicumylperoxid, Dibenzoylperoxid oder MEK-Peroxid, wurde in das Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur integriert, obwohl der Katalysator auch bei erhöhten Temperatur zugegeben worden sein könnte, falls erwünscht. Die Menge an Katalysator kann durch einen Fachmann ohne Ausübung einer weiteren Erfindung bestimmt werden und basiert typischerweise auf der gewünschten tatsächlichen Härtungsrate, Arbeitslebensdauer und dergleichen. Organoperoxid-Katalysatoren, die mit dem Silikongummikautschuk mischbar sind, wurden in einer Menge von etwa 0,5–1% auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung auf der Basis der Gesamtmenge von Silikongummikautschuk verwendet.The Seals tested were prepared by mixing samples of silicone rubber SE-6370 and SE-6350 as available from General Electric Co., coated with silver-coated glass fibers and / or silver-coated beads as described above. A curing organoperoxide catalyst, namely dicumyl peroxide, Dibenzoyl peroxide or MEK peroxide, was added to the reaction mixture integrated at room temperature, although the catalyst also at elevated temperature could have been admitted if desired. The amount of catalyst can be determined by one skilled in the art without exercising one invention and is typically based on the desired actual cure rate, Working life and the like. Organoperoxide catalysts which are miscible with the silicone rubber rubber, were in a Amount of about 0.5-1% on the total weight of the composition on the basis of the total amount used of silicone rubber rubber.

Das Mischen wurde unter Verwendung eines Brabender® Plasticorder-Kneters durchgeführt und die Mengen von leitfähigem korpuskularen Füllstoff wurden ausgewählt, um Zielgewichtsprozent der gesamten leitfähigen Beladung in der elektrisch leitfähigen Zusammensetzung bereitzustellen. Die Art der Zugabe des leitfähigen Materials zum Silikongummikautschuk ist nicht wesentlich. (In den Beispielen, die die Erfindung demonstrieren, wurden mit Silber bedeckte Glaskügelchen zuerst zugegeben, gefolgt von der Zugabe von mit Silber bedeckten Glasfasern; eine umgekehrte Reihenfolge der Zugabe kann auch funktionieren.) Das resultierende härtbare Gemisch von Silikongummikautschuk, leitfähigen Füllpartikeln und Organo-Katalysator wurde dann in eine Dichtungsform gegeben, wo es mit 9070 kg (20000 lbs) Druck und bei 176,67°C (350°F) für etwa 30 Minuten gepresst, dann abkühlen lassen wurde. Eine Dichtung wurde hergestellt, die 0,178 m (7 Inch) lang, 0,178 m (7 Inch) breit und ungefähr 20 × 10–4 m (0,08 Inch) dick war. Anschließend wurde die Dichtung in einen Ofen mit etwa 200°C für einen Zeitraum von etwa 1 Stunde bis etwa 4 Stunden für die Nachhärtung, d. h. um die flüchtigen Stoffe auszutreiben, gelegt. Vier oder fünf Streifen, jeweils 0,102 m (4 Inch) lang, 127 × 10–4 m (0,5 Inch) breit und ungefähr 20 × 10–4 m (0,08 Inch) dick, wurden zur Verwendung als Prüfstücke beim Messen der physikalischen Eigenschaften, wie z. B. des anfänglichen spezifischen elektrischen Widerstandes und der Härte, aus jeder Dichtung geschnitten. Insbesondere wurde der Oberflächenwiderstand der Streifen von jeder Dichtung mit einem Widerstandsmesser des Walhalla-Modells 4100 OTC an vier oder fünf Stellen an jedem Streifen gemessen und aus diesen Werten und der gemessenen Dicke wurde ein mittlerer anfänglicher spezifischer elektrischer Volumenwiderstand für jede Dichtung berechnet. Die Härte jeder Probe wurde unter Verwendung eines Durometers von Gardner Scientific gemessen.The mixing was performed using a Brabender ® Plasticorder kneader and the amounts of conductive particulate filler were selected to provide target weight percent of the total conductive loading in the electroconductive composition. The manner of adding the conductive material to the silicone rubber rubber is not essential. (In the examples demonstrating the invention, silver-covered glass beads were added first, followed by the addition of silver-covered glass fibers; a reverse order of addition may also work.) The resulting curable mixture of silicone rubber rubber, conductive filler particles, and organo-rubber. Catalyst was then placed in a seal mold where it was pressed at 9070 kg (20,000 lbs.) Pressure and at 176.67 ° C (350 ° F) for about 30 minutes, then allowed to cool. A gasket was made which was 0.178m (7 inches) long, 0.178m (7 inches) wide and about 20x10 -4m (0.08 inches) thick. Subsequently, the gasket was placed in an oven at about 200 ° C for a period of about 1 hour to about 4 hours for postcuring, ie, to drive off the volatiles. Four or five strips, each 0.102m (4 inches) long, 127 x 10 -4 m (0.5 inches) wide and about 20 x 10 -4 m (0.08 inches) thick, were prepared for use as specimens in measuring the physical properties, such. Of the initial resistivity and hardness, cut from each seal. In particular, the surface resistance of the strips of each seal was measured with a Walhalla Model 4100 OTC resistance meter at four or five locations on each strip, and from these values and the measured thickness, a mean initial volume resistivity was calculated for each seal. The hardness of each sample was measured using a Gardner Scientific Durometer.

BEISPIELE 1–18EXAMPLES 1-18

Dichtungen wurden wie vorstehend im Abschnitt mit dem Titel "Materialien und Verfahren" beschrieben hergestellt. Für jedes Beispiel wurden die folgenden Daten aufgezeichnet: die anfängliche Härte des Silikongummikautschuks, die gesamte leitfähige Beladung der Zusammensetzung, die Gewichtsprozent von Kügelchen und/oder Fasern in der elektrisch leitfähigen Zusammensetzung, die Gewichtsprozent an Silberbeschichtung auf den Kügelchen und/oder Fasern, der anfängliche spezifische elektrische Widerstand der elektrisch leitfähigen Zusammensetzung in mΩ·cm und ihre Härte, wie in Durometer-Skalen A und D gemes sen.seals were prepared as described above in the section titled "Materials and Methods". For each For example, the following data was recorded: the initial one Hardness of Silicone rubber, the total conductive loading of the composition, the weight percent of beads and / or fibers in the electrically conductive composition which Percent by weight of silver coating on the beads and / or fibers, the initial specific electrical resistance of the electrically conductive composition in mΩ · cm and their hardness, as measured in durometer scales A and D.

Die nachstehende Tabelle 1 fasst die Verarbeitungsparameter und Testergebnisse für die getesteten Ausführungsformen zusammen.The Table 1 below summarizes the processing parameters and test results for the tested embodiments together.

Figure 00300001
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Figure 00310001
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Die Beispiele 5, 7, 11, 13 und 16–18 zeigen physikalische Eigenschaften der elektrisch leitfähigen Zusammensetzungen der Erfindung, wobei das leitfähige Füllmaterial ein Gemisch von länglichen Partikeln und kugelförmigen Partikeln ist, die beide mit Silber als leitfähigem Material beschichtet sind. In diesen Beispielen waren die länglichen leitfähigen Partikel mit Silber beschichtete Glasfasern mit einem Durchmesser von 16 μ und einer Länge von 4 × 104 m (1/32 Inch), wie von Potters Industries Inc. als Fibertec T-3082 geliefert. Die leitfähige Beschichtung auf den Fasern variierte von etwa 20 Gewichtsprozent bis etwa 30 Gewichtsprozent Silber. Ebenso waren die leitfähigen kugelförmigen Partikel mit Silber beschichtete Glaskügelchen mit einem mittleren Durchmesser von 30 μ und einer Silberbeschichtung, die von etwa 8 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent variierte, mit Ausnahme von Beispiel 17, in dem die mit Silber beschichteten Kügelchen des Füllstoffs einen Durchmesser von 66 μ hatten. Im Vergleich mit der in Beispiel 16 getesteten Probe verbesserte (verringerte) sich der anfängliche spezifische elektrische Widerstand, wenn Kügelchen mit größerem Durchmesser verwendet wurden.Examples 5, 7, 11, 13 and 16-18 show physical properties of the electroconductive compositions of the invention wherein the conductive filler is a mixture of elongated particles and spherical particles both coated with silver as a conductive material. In these examples, the elongated conductive particles were silver-coated glass fibers 16 μ in diameter and 4 x 10 4 m (1/32 inch) long as supplied by Potters Industries Inc. as Fibertec T-3082. The conductive coating on the fibers varied from about 20 weight percent to about 30 weight percent Silver. Likewise, the conductive spherical particles were silver-coated glass beads having an average diameter of 30 μ and a silver coating varying from about 8 weight percent to about 20 weight percent, with the exception of example 17, in which the silver-coated beads of the filler had a diameter of 66 μ had. Compared with the sample tested in Example 16, the initial electrical resistivity improved (decreased) when using larger diameter beads.

Andererseits zeigen die Beispiele 1–4, 6, 8–10, 12, 14 und 15 die physikalischen Eigenschaften von verschiedenen Kontrollausführungsformen, die mit Dichtungen durchgeführt wurden, die unter Verwendung von nicht einer Kombination von elektrisch leitfähigen länglichen Partikeln und elektrisch leitfähigen kugelförmigen Partikeln, sondern statt dessen nur kugelförmigen leitfähigen Partikeln oder nur länglichen leitfähigen Partikeln hergestellt wurden. Insbesondere richten sich die Beispiele 1 und 3 auf Dichtungen mit nur elektrisch leitfähigen, mit Silber beschichteten Kügelchen mit einem mittleren Durchmesser von 30 μ (kommerziell erhältlich von Potters Industries, Inc.). Die Silberbeschichtung war 16 Gewichtsprozent und die Matrix-Materialien waren Silikongummikautschuk von GE Corporation mit einer anfänglichen Härte von 70 bzw. 50. Die restlichen Kontrollausführungsformen waren Dichtungen, die nur längliche elektrisch leitfähige Partikel enthielten, nämlich mit Silber beschichtete Glasfasern, wie von Potters Industries Inc. kommerziell erhältlich. Die Fasern hatten einen Durchmesser von 16 μ und eine Länge von ungefähr 4 × 104 m (1/32 Inch) mit einem Längenverhältnis von 60:1. Der Silbergehalt der Beschichtung für diese Fasern variierte von etwa 8 Gewichtsprozent bis etwa 44 Gewichtsprozent.On the other hand, Examples 1-4, 6, 8-10, 12, 14 and 15 show the physical properties of various control embodiments performed with gaskets made using not a combination of electrically conductive elongate particles and electrically conductive spherical particles, but instead only spherical conductive particles or only elongated conductive particles were produced. Specifically, Examples 1 and 3 are directed to only electrically conductive silver-coated beads having an average diameter of 30μ (commercially available from Potters Industries, Inc.). The silver coating was 16% by weight and the matrix materials were GE Corporation's silicone rubber gum having an initial hardness of 70 and 50, respectively. The remainder of the control embodiments were gaskets containing only elongated electrically conductive particles, namely silver coated glass fibers as described by Potters Industries Inc commercially available. The fibers had a diameter of 16 μ and a length of about 4 x 10 4 m (1/32 inch) with an aspect ratio of 60: 1. The silver content of the coating for these fibers varied from about 8 weight percent to about 44 weight percent.

BEISPIELE 19–26EXAMPLES 19-26

Ähnliche Tests wurden an Kontrollausführungsformen und an Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt, wobei das leitfähige Füllmaterial leitfähige längliche Partikel mit einem höheren Längenverhältnis als jene, die als leitfähiges Füllmaterial in den Beispielen 1–18 verwendet wurden, enthielt. Insbesondere waren die Beispiele 21–24 auf die Verwendung von leitfähigen länglichen Partikeln, wie z. B. Fibertec T-3016, wie von Potters Industries, Inc., geliefert, mit einem Durchmesser von 10 μ und einer Länge von 16 × 10–4 m (1/16 Inch) mit einer Beschichtung, die 24 Gewichtsprozent des Partikels bildete, gerichtet. Die nachstehende Tabelle 2 fasst den anfänglichen spezifischen elektrischen Widerstand und die Härtewerte, die für die Dichtungen von Beispielen 19–26 erhalten wurden, zusammen, wobei jede von solchen Dichtungen die in der Tabelle angegebenen Längenverhältnisse aufweist.Similar tests were conducted on control embodiments and embodiments according to the present invention wherein the conductive filler contained conductive elongated particles having a higher aspect ratio than those used as conductive filler in Examples 1-18. In particular, Examples 21-24 were for the use of conductive elongate particles, such as e.g. As Fibertec T-3016, as supplied by Potters Industries, Inc., having a diameter of 10 μ and a length of 16 × 10 -4 m (1/16 inch) with a coating, which formed 24 per cent by weight of the particle, directed. Table 2 below summarizes the initial resistivity and hardness values obtained for the gaskets of Examples 19-26, each of which has the aspect ratios given in the table.

Figure 00340001
Figure 00340001

Die Beispiele 19, 20, 25 und 26 richten sich auf die vorstehend erwähnten Kontrollausführungsformen. In den Kontrollbeispielen 19 und 20 bestanden die Proben aus Dichtungen, die gemäß dem Abschnitt mit dem Titel "Materialien und Verfahren" vorstehend hergestellt wurden, außer dass das leitfähige Füllmaterial nicht ein Gemisch von elektrisch leitfähigen länglichen und kugelförmigen Partikeln bildete. Insbesondere wurden die in Beispielen 19 und 20 getesteten Dichtungen aus einer elektrisch leiffähigen Zusammensetzung hergestellt, die als leitfähiges Füllmaterial nur mit Silber beschichtete Fasern mit einer gesamten leitfähigen Beladung von 50% bzw. 55% enthielt. Außerdem bestand in den Kontrollausführungsformen 25 und 26 das leitfähige Füllmaterial nur aus länglichen Partikeln mit einem geringfügig größeren Durchmesser, d. h. mit Silber beschichteten Fasern, die von Potters Industries, Inc., unter Fibertec T-3032 kommerziell erhältlich sind. Diese Fasern hatten ein Längenverhältnis von 60:1.Examples 19, 20, 25 and 26 are directed to the control embodiments mentioned above. In Control Examples 19 and 20, the samples consisted of gaskets made in accordance with the section entitled "Materials and Methods" above except that the conductive filler was not formed a mixture of electrically conductive elongated and spherical particles. In particular, the gaskets tested in Examples 19 and 20 were made from an electrically conductive composition containing as conductive filler only silver-coated fibers having a total conductive loading of 50% and 55%, respectively. In addition, in Control Embodiments 25 and 26, the conductive filler consisted only of elongated particles of slightly larger diameter, ie, silver coated fibers, commercially available from Potters Industries, Inc. under Fibertec T-3032. These fibers had an aspect ratio of 60: 1.

Wie aus obiger Tabelle 2 sowie aus Tabelle 1 leicht ersichtlich ist, verbesserte (verringerte) sich der anfängliche spezifische elektrische Widerstand, wenn das Verhältnis der länglichen Partikel zu den kugelförmigen Partikeln 3:1 ist, insbesondere für eine gesamte leitfähige Beladung von etwa 55 Gewichtsprozent bis etwa 60 Gewichtsprozent. Außerdem wurde der Silikonkautschuk mit 50 Durometer auch weicher und daher flexibler gemacht. Dies wird durch die Beispiele 5 und 6 unterstützt.As from Table 2 above and from Table 1 is readily apparent, improved (decreased) the initial specific electrical Resistance when the ratio the elongated one Particles to the spherical ones Particles 3: 1, especially for a total conductive loading from about 55% to about 60% by weight. It was also the silicone rubber with 50 durometer also softer and therefore more flexible made. This is supported by Examples 5 and 6.

Claims (17)

Elektrisch leitfähige Zusammensetzung, welche ein elastisches Matrix-Material und ein korpuskulares Füllmaterial aufweist, das in dem Matrix-Material verteilt ist, wobei das korpuskulare Füllmaterial eine Vielzahl von länglichen Partikeln, welche einen Kern oder ein Substrat aufweisen, welcher/-s mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, und eine Vielzahl von kugelförmigen Partikeln aufweist, welche einen Kern oder ein Substrat aufweisen, welcher/-s mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, wobei die länglichen Partikel und die kugelförmigen Partikel im Wesentlichen gegenseitig vermischt sind, die Gesamtmenge des korpuskularen Füllmaterials 40 bis 70 Gewichtsprozente der Zusammensetzung beträgt und das Gewichtsverhältnis der länglichen Partikel zu den kugelförmigen Partikeln in einem Bereich von 1:1 bis 4:1 liegt, so dass die leitfähigen Partikel sich in elektrisch leitfähiger Verbindung zueinander befinden und so dass die elektrisch leitfähige Zusammensetzung funktionsgemäß flexibel ist.Electrically conductive composition which an elastic matrix material and a corpuscular filler which is distributed in the matrix material, wherein the corpuscular filling material a variety of elongated Particles having a core or a substrate, which / s with a conductive Material is coated, and a variety of spherical particles having a core or a substrate, which / s with a conductive Material is coated, with the elongated particles and the spherical particles are essentially mutually mixed, the total amount of corpuscular filling material 40 to 70 weight percent of the composition is and that weight ratio the elongated one Particles to the spherical ones Particles in a range of 1: 1 to 4: 1, leaving the conductive particles in electrically conductive Connection to each other and so that the electrically conductive composition functionally flexible is. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Gewichtsverhältnis der länglichen Partikel zu den kugelförmigen Partikeln in einem Bereich von 2:1 bis 3:1 liegt.A composition according to claim 1, wherein the weight ratio of elongated Particles to the spherical ones Particles in a range of 2: 1 to 3: 1. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die länglichen Partikel mit elektrisch leitfähigem Material beschichtete Glasfasern aufweisen.Composition according to one of the preceding Claims, being the elongated one Particles with electrically conductive Material coated glass fibers have. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die länglichen Partikel eine Länge von 4·10–4m bis 16·10–4m (1/64 bis 1/16 Inch) und einen Durchmesser von 1 bis 50 μm aufweisen.A composition according to any one of the preceding claims, wherein the elongate particles have a length of 4 x 10 -4 m to 16 x 10 -4 m (1/64 to 1/16 inch) and a diameter of 1 to 50 microns. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die länglichen Partikel ein durchschnittliches Längenverhältnis von 40:1 bis 320:1 aufweisen.Composition according to one of the preceding Claims, being the elongated one Particles have an average aspect ratio of 40: 1 to 320: 1. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beschichteten kugelförmigen Partikel mit elektrisch leitfähigem Material beschitete Glaskügelchen aufweisen.Composition according to one of the preceding Claims, the coated spherical ones Particles with electrically conductive Material beschitete glass beads exhibit. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beschichteten kugelförmigen Partikel einen durchschnittlichen Durchmesser von 10 bis 100 μm aufweisen.Composition according to one of the preceding Claims, the coated spherical ones Particles have an average diameter of 10 to 100 microns. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die länglichen Partikel oder die kugelförmigen Partikel mit einem Metall beschichtet sind, welches aus der Gruppe ausgewählt wird, die sich aus Ag, Au, Pt, Pd und Cu zusammensetzt.Composition according to one of the preceding Claims, being the elongated one Particles or the spherical ones Particles coated with a metal are selected from the group selected which is composed of Ag, Au, Pt, Pd and Cu. Zusammensetzung gemäß Anspruch 10, wobei die länglichen Partikel mit Silber in einer Menge von 15 bis 30 Gewichtsprozenten überzogen sind oder die kugelförmigen Partikel mit einem leitfähigen Metall in einer Menge von 8 bis 24 Gewichtsprozenten überzogen sind.A composition according to claim 10, wherein the elongated Particles coated with silver in an amount of 15 to 30 percent by weight are or the spherical ones Particles with a conductive Metal coated in an amount of 8 to 24 percent by weight are. Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, wobei die länglichen Partikel mit Silber in einer Menge von 20 bis 27 Gewichtsprozenten überzogen sind oder die kugelförmigen Partikel mit Silber in einer Menge von 12 bis 20 Gewichtsprozenten überzogen sind.A composition according to claim 9, wherein the elongated Particles coated with silver in an amount of 20 to 27 percent by weight are or the spherical ones Particles coated with silver in an amount of 12 to 20 percent by weight are. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung einen spezifischen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 20 mΩ·cm hat.Composition according to one of the preceding Claims, wherein the composition has a specific electrical resistance of not more than 20 mΩ · cm. Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung eine durchschnittliche Durometer-Härte von nicht weniger als 70 auf der „D" Skala aufweist.Composition according to one of the preceding Claims, wherein the composition has an average durometer hardness of not less than 70 on the "D" scale. Fertigungsartikel, welcher ein geformtes Element aufweist, das eine elektrisch leitfähige Zusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.An article of manufacture which is a molded element comprising an electrically conductive composition according to a of the preceding claims having. Artikel gemäß Anspruch 13, wobei der Artikel durch Spritzgießen gebildet wird.Article according to claim 13, wherein the article is formed by injection molding. Artikel gemäß Anspruch 13 oder 14, welcher eine geformte Dichtung ist.Article according to claim 13 or 14, which is a molded gasket. Eine elektrisch leitfähige Paste, welche ein zu einem elastischen Matrix-Material ausbildbares Precursor-Material und in dem Precursor-Material verteiltes korpuskulares Füllmaterial aufweist, wobei das korpuskulare Füllmaterial eine Vielzahl von länglichen Partikeln, welche einen Kern oder ein Substrat aufweisen, welcher/-s mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, und eine Vielzahl von kugelförmigen Partikeln aufweist, welche einen Kern oder ein Substrat aufweisen, welcher/-s mit einem leitfähigen Material beschichtet ist, wobei die länglichen Partikel und die kugelförmigen Partikel im Wesentlichen gegenseitig vermischt sind, die Gesamtmenge des korpuskularen Füllmaterials in der Paste und die Mengen der länglichen Partikel und der kugelförmigen Partikel relativ zueinander so gestaltet sind, dass, wenn das Precursor-Material zu der Matrix ausgebildet wird, die leitfähigen Partikel sich in elektrisch leitfähiger Verbindung zueinander befinden und die auf diese Weise gebildete elektrisch leitfähige Zusammensetzung funktionsgemäß flexibel ist.An electrically conductive paste which is one to a elastic matrix material formable precursor material and distributed in the precursor material corpuscular filling material wherein the particulate filler comprises a plurality of elongated Particles having a core or a substrate, which / s with a conductive Material is coated, and a variety of spherical particles having a core or a substrate, which / s with a conductive Material is coated, with the elongated particles and the spherical particles are essentially mutually mixed, the total amount of corpuscular filling material in the paste and the amounts of elongated particles and spherical particles relative to each other are designed so that when the precursor material is formed to the matrix, the conductive particles are in electrical conductive Connection to each other and the thus formed electrically conductive Composition functionally flexible is. Paste gemäß Anspruch 16, wobei die Bestandteile in einem der Ansprüche 1 bis 10 definiert werden.Paste according to claim 16, wherein the ingredients are defined in any one of claims 1 to 10.
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